เรื่องราวของหนุ่มน้อยนักประดิษฐ์ ฮิโระ ฮามาดะ ที่กำลังเรียนรู้ถึงอัจฉริยภาพที่เขามี ต้องขอบคุณทาดาชิ พี่ชายที่ปราดเปรื่องของเขา รวมถึงเพื่อน ๆ อย่าง โก โก ทามาโกะ จอมไฮเปอร์, วาซาบิ โนะ-จินเจอร์ เจ้าระเบียบ, ฮันนี่ เลม่อน แม่มดเคมี, และแฟนบอย เฟรด เมื่อหายนะกำลังคืบคลามเข้ามาและดึงพวกเขาเข้าไปสู่เรื่องราวสุดอันตรายที่เกิดขึ้นใน ซาน ฟรานโซเกียว ฮิโระ จึงต้องพึ่งหุ่นยนต์เพื่อนซี้ของเขาที่ชื่อ เบย์แมกซ์ และเปลี่ยนเพื่อน ๆ ของเขาให้กลายเป็นกลุ่มของฮีโร่สุดไฮเทคเพื่อคลี่คลายเรื่องราวที่เกิดขึ้น