La scurt timp după evenimentele din filmul principal, urmărim aventurile și prietenia continuă dintre Hiro, un geniu tehnic de 14 ani, și robotul său de vârf, Baymax. Acum, în calitate de nou prodigiu la Institutul de Tehnologie San Fransokyo, Hiro se confruntă cu provocări academice dificile și cu încercările sociale ale vieții de pe campus. În afara campusului, eroii tehnologici se confruntă cu provocări mai mari, trebuind să-și protejeze orașul de o serie de infractori îmbunătățiți științific.