Хиро Хамада, в свои 14 лет проявляет большой талант в конструировании боевых миниботов и участвует в платных боях. Тадаши, его старший брат, против этой авантюры. Он отвозит младшего к себе на работу в институт и знакомит с коллегами изобретателями. Оказывается, свои способности можно использовать на благо не только себе, но и другим. Мальчик, для того чтобы его зачислили в университет, придумывает крошечных ботов, которые могут создавать любые конструкции по желанию управляющего ими. После презентации его проекта происходит пожар, и Тадаши, бросившийся спасать профессора Калагана, погибает.
В наследство Хиро остается робот по имени Бэймакс. Он сканирует человеческое тело, определяет проблемы со здоровьем и оказывает необходимую медпомощь. С ним подросток выясняет, что некий человек в маске украл его идею и использует миниботы в своих недобрых целях. Мальчик решает превратить Бэймакса в боевого робота. Друзья Тадаши тоже хотят помочь. Они вычисляют, что злодей находится на пустынном острове, куда все и отправляются.
Там выясняется, что это профессор Калаган. Он несколько лет назад потерял дочь Абигейл в неудавшемся проекте по искривлению пространства. Виновника произошедшего он и собирается наказать, используя уникальные миниботы. Но все пошло не по плану. Открытый им портал грозит взорваться, и Хиро придумывает действенный способ нейтрализовать свое изобретение, спасая тем самым многие жизни. Преступник обезврежен. Бэймакс обнаруживает в созданном пространственном коридоре капсулу с Абигейл, погруженной в гиперсон. Парень с роботом спасают ее. Добрый бот жертвует собой, вытолкнув своего хозяина и дочь Калагана наружу. Он также успел передать мальчику свой чип. И вот уже скоро новый Бэймакс радуется встрече с Хиро.
