La peor pesadilla de todos los padres es solo el comienzo de la terrible experiencia de Rachel, ya que después de un trágico accidente, ella y su esposo Anthony deciden mudarse al otro lado del mundo para concentrarse en su hijo gemelo sobreviviente, Elliot. Lo que comienza como un tiempo de curación y aislamiento en el campo finlandés se convierte en una batalla desesperada por el alma de su hijo cuando una entidad que dice ser su hermano gemelo muerto se apodera de Elliot, lo que coloca a Rachel en un viaje diabólico para descubrir la horrible verdad. sobre su hijo gemelo.
En la metrópolis de San Fransokio (cruce de San Francisco y Tokio), vive Hiro Hamada, quien aprende a sacar provecho de su capacidad gracias a su brillante hermano Tadashi y sus también brillantes amigos: la buscadora de adrenalina GoGo Tamago, el meticuloso de la limpieza Wasabi-No-Ginger, la genio de la química Honey Lemon y el fanático de los cómics Fred. Cuando tras un devastador giro de los acontecimientos, se ven envueltos en una peligrosa conspiración que tiene lugar en las calles de San Fransokio, Hiro recurre a su amigo más íntimo: un robot llamado Baymax, y transforma al grupo en una banda de héroes de última tecnología decididos a resolver el misterio.