Юный изобретатель живет в городе будущего. В Сан-Франсокио начинает происходить что-то странное. Разбираться в происходящем приходится супергероям-студентам. Они оказываются в центре коварного заговора. На помощь ребятам приходит коммуникабельный и добрый экспериментальный робот. Надувного Бэймакса перепрограммируют в боевую машину.
Подросток по имени Хиро Хамада увлекается конструированием ботов. Он легко выигрывает в уличных боях. Старший брат Тадаши очень волнуется за младшенького, ведь злопамятные соперники не дадут просто так уйти с выигрышем. Парень чувствует ответственность за мальчика. Братья рано остались без родителей. Чтобы направить способности Хиро в нужное русло, Талаши приводит 14-летнего конструктора в Технический университет. В этом учебном заведении учится он сам. Его преподаватель, профессор Калаган, не против принять и младшего, но ставит условие. Претенденту нужно изобрести что-то способное поразить воображение и представить изобретение на ежегодном конкурсе. Хиро долго мучился и нашел идею. Он разрабатывает миниботов для строительства и грузоперевозок, которые управляются нейронным модулем и притягиваются друг к другу, как магниты. Конкурсная комиссия единогласно присуждает ему победу. Директор корпорации Алистер Крэй мечтает заполучить миниботов и предлагает большие деньги. А вечером в пожаре погибает Тадаши и его наставник. Хиро остается с медицинским роботом Беймаксом, сконструированным погибшим братом.