“Baymax!” neemt je mee terug naar de fantastische stad San Fransokyo waar de vriendelijke, opblaasbare en onnavolgbare verzorgingsbewaker Baymax (met de stem van Barnier Geerling) op pad gaat om te doen waarvoor hij geprogrammeerd is: anderen helpen.
Libra City is een uitgestrekte metropool waarvan de districten de rijken en de armen scheiden. Verstopt onder de bevolking zijn drie mensachtige monsters - Bem, Bela en Belo - die de mensheid beschermen en hopen op een dag zelf mens te worden. Wanneer een mysterieuze dame hun manier van leven bedreigt, worden Bem, Bela en Belo echter meegezogen in een complot dat ze nog nooit hebben gekend.
Het verhaal van de familie Akarsu speelt zich af in de jaren zestig en omvat Ali, Cemile en hun vier kinderen: Berrin, een rechtenstudent, Aylin en Mete, middelbare scholieren en de 5-jarige Osman. Ali begint een affaire met Caroline, een Nederlandse vrouw, wat leidt tot het uiteenvallen van het gezin.
De Amerikaanse politiechef Bill Hixon landt in de Britse stad Boston, Lincolnshire, met zijn 14-jarige dochter Kelsey op sleeptouw, in de hoop dat ze hun pijnlijke recente verleden kunnen ontvluchten. Maar deze onbekende, niet onder de indruk zijnde gemeenschap zal Bill dwingen alles over zichzelf in twijfel te trekken en hem de vraag te laten stellen of het Boston is dat Bill nodig heeft, of Bill die Boston nodig heeft?
Een medisch reddingsteam en vrijwilligers, waaronder actrice Qin Fei, gaan naar een rampgebied in het zuidwesten van China. Aanvankelijk twijfelde ze aan haar motieven, maar Qin Fei bewijst zichzelf door haar leven te riskeren om anderen te redden. Terwijl ze samenwerken, herkent teamcaptain Xing Zhizhi haar veerkracht, en ze groeien naar elkaar toe. Qin Fei realiseert zich later dat Xing Zhizhi de dokter was die haar bij een eerder ongeval heeft gered, waardoor hun lot met elkaar is verbonden. Samen ondersteunen ze elkaar bij het nastreven van hun carrière.
Na een emotionele breuk wordt de stoere maar tedere FBI-superagent Will Chase (codenaam: “Whiskey Cavalier”) toegewezen om samen te werken met de stoere CIA-agent Frankie Trowbridge (codenaam: “Fiery Tribune”). Samen leiden ze een team van gebrekkige, grappige en heroïsche spionnen die van tijd tot tijd de wereld (en elkaar) redden terwijl ze de rotsachtige wegen van vriendschap, romantiek en kantoorpolitiek bewandelen.
Een groep tieners bundelt hun krachten met de Avengers, de machtigste helden van de aarde, om te vechten tegen de tirannieke Loki en zijn machtige rijk.