Hiro Hamada är ett trettonårigt geni som ägnar alldeles för mycket tid på olagliga robotfighter. Hans storebror Tadashi vill att Hiro ska börja på teknologiuniversitetet. Hiro tycker själv att han är för smart, men går till slut med på att söka stipendium. Samma dag som Hiro blir antagen dör Tadashi i en tragisk olycka och plötsligt befinner sig hela staden San Fransokyo i fara.
Hiro Hamada är ett trettonårigt geni som ägnar alldeles för mycket tid på olagliga robotfighter. Hans storebror Tadashi vill att Hiro ska börja på teknologiuniversitetet. Hiro tycker själv att han är för smart, men går till slut med på att söka stipendium. Samma dag som Hiro blir antagen dör Tadashi i en tragisk olycka och plötsligt befinner sig hela staden San Fransokyo i fara. Hiro får tröst av Tadashis stora uppfinning: hälsorådgivaren Baymax, en uppblåsbar robot som scannar, diagnoserar och hjälper alla som uttrycker smärta. För att undanröja hotet mot San Fransokyo tar Hiro hjälp av Baymax och sina kompisar från universitetet: adrenalinjunkien Go Go Tomago, kontrollfreaket Wasabi, kemifantasten Honey Lemon och ... Fred. Med ett antal högteknologiska "uppgraderingar" förvandlas Hiro och hans vänner till ett annorlunda superhjältegäng som får namnet Big Hero 6.
Före Big Hero 6 visas kortfilmen Feast från Disney.