14-vuotiaan tekniikkaneron, Hiron, ja hänen inhimillsen, huipputekonologiaa edustavan robottinsa Baymaxin seikkailut jatkuvat. Jo siinä on riittävästi paineita, että on uusi oppilas arvostetussa San Fransokyon teknillisessä oppilaitoksessa, mutta koulun ulkopuolella vasta onkin hankalaa. Ystäviensä Wasabin, Honey Lemonin, Go Gon ja Fredin kanssa Hiro ja Baymax muodostavat legendaarisen supersankariryhmän, Big Hero 6:n, joka suojelee kaupunkia värikkäältä rikollisjoukkiolta, jonka tarkoituksena on aiheuttaa kaaosta ja sekasortoa!