Hiro Hamada es un genio de la robótica de 14 años que vive en la ciudad futurista de San Fransokyo y que pasa gran parte de su tiempo libre participando en peleas ilegales de robots. Para redirigir a Hiro, su hermano mayor, Tadashi, lo lleva al laboratorio de investigación donde estudia. Ahí, Hiro conoce a los amigos de Tadashi, Go Go, Wasabi, Honey Lemon y Fred, además del profesor Robert Callaghan, el jefe del programa de robótica de la universidad, y sorprendido decide postularse a la universidad. Pero cuando un evento devastador sucede en la ciudad y resulta en la muerte de Tadashi, la vida de Hiro se pone en pausa. Esto es hasta que encuentra a Baymax, un gran robot inflable que creó Tadashi para ayudar en el cuidado de la salud, con quien descubre que hay algo raro detrás de la muerte de su hermano. Decidido a descubrir el misterio, Hiro transforma a Baymax y a sus amigos en una banda de héroes de alta tecnología en Grandes Héroes.
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