En la metrópolis de San Fransokyo (cruce de San Francisco y Tokio), vive Hiro Hamada, quien aprende a sacar provecho de su capacidad gracias a su brillante hermano Tadashi y sus también brillantes amigos: la buscadora de adrenalina GoGo Tamago, el meticuloso de la limpieza Wasabi-No-Ginger, la genia de la química Honey Lemon y el fanático de los cómics Fred. Cuando tras un devastador giro de los acontecimientos, se ven envueltos en una peligrosa conspiración que tiene lugar en las calles de San Fransokyo, Hiro recurre a su amigo más íntimo: un robot llamado Baymax, y transforma al grupo en una banda de héroes de última tecnología decididos a resolver el misterio.

Japón, 1929. Chiyo, una niña de nueve años, es vendida por sus padres para trabajar en la casa de Geishas de Nitta Okiya. Su hermana mayor Satsu no es aceptada y es enviada a un prostíbulo. En la casa Chiyo conoce a Pumpkin, otra niña que va a ser instruida para ser geisha, así como a las famosas geishas Hatsumomo y su rival Mameha. Los comienzos de Chiyo son duros, pero un encuentro con el que será el amor de su vida, el Presidente, hará que desde ese momento sólo desee convertirse en una famosa geisha para estar más cerca de él.