Inspirado na série de quadrinhos da Marvel, Operação Big Hero é uma comédia de ação e aventura, que se passa na cidade de San Fransokyo, uma mistura de São Francisco e Tóquio. Você vai conhecer Hiro Hamada, gênio da robótica, que aprende a utilizar sua genialidade graças a seu brilhante irmão Tadashi. Depois de estranhos acontecimentos que atingem a cidade, Hiro se une aos seus melhores amigos; o robô Baymax, a veloz Go Go Tomago, o obcecado por organização Wasabi, a especialista em química Honey Lemon e o fã de quadrinhos Fred. Determinados a solucionar o mistério e com ajuda da tecnologia eles iniciam os treinamentos para se tornarem os novos heróis da cidade.