Un adolescent brillant perd son frère dans l'incendie d'un laboratoire. Avec une créature que ce dernier a inventée, il part à la recherche des responsables.
Le frère de Hiro succombe dans l'incendie d'un institut technologique. Il perd toute motivation jusqu'à ce qu'il rencontre Baymax, un robot infirmier, imaginé par son frère. Avec son nouvel ami et les anciens collègues de Tadashi, Hiro part à la recherche du responsable de la mort de son frère...