在未来世界的超级都市圣弗兰索京，崇尚创造的天才少年阿弘，在弟弟泰迪的刺激下，参加了由罗伯特·卡拉汉教授主持的理工学院机器人专业入学竞赛。凭借神奇的微型磁力机器人，他赢得了现场观众、选手和考官的一致好评，然而一场突如其来的灾难，一次次摧毁了小红的理想和人生。大火烧毁了展览场地，哥哥为营救被困的卡拉汉教授而死于大火。Hiro的身体和精神都受到了创伤，而他哥哥留下的治疗机器人baymax是他唯一的安慰伙伴。小宏和大白本以为微型机器人也在一场大火中被烧毁，却意外地发现有人在废弃的工厂里大量生产他的发明。后来，哥哥的朋友弗雷德等人也加入进来，他们穿上了小红发明的超级士兵作战装备，和阴谋诡计的神秘对手进行了比较……
