Olaf y Sven son ahora los protagonistas de esta aventura que cuenta las primeras navidades en Arendelle tras reabrir las puertas del reino. Cuando llega esta bonita época del año y los habitantes salen a disfrutar de sus costumbres individuales pero, Anna y Elsa se dan cuenta que, tras quedarse sin padres y pasar tanto tiempo encerradas en su hogar, no tienen tradiciones familiares propias. Así que Olaf se pone manos a la obra y con ayuda del reno Sven intentará llevar al palacio las mejores cosas de cada casa. Juntos recorrerán las calles de Arendelle salvando así las navidades de sus amigos.

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.