Hiro Hamada er et geni på 13 år, som kun går op i ulovlige robotkampe. Pludselig dør hans storebror Tadashi, og hele byen San Fransokyo er i fare. For at fjerne truslen får Hiro hjælp fra Baymax og vennerne fra universitetet: adrenalinjunkien Go Go Tomago, kontrolfreaken Wasabi, kemifanatikeren Honey Lemon og... Fred. Med nogle opgraderinger forvandles banden til Big Hero 6.