เรื่องราวของหนุ่มน้อยนักประดิษฐ์ ฮิโระ ฮามาดะ ที่กำลังเรียนรู้ถึงอัจฉริยภาพที่เขามี ต้องขอบคุณทาดาชิ พี่ชายที่ปราดเปรื่องของเขา รวมถึงเพื่อนๆ อย่าง โก โก ทามาโกะ จอมไฮเปอร์, วาซาบิ โนะ-จินเจอร์ เจ้าระเบียบ, ฮันนี่ เลม่อน แม่มดเคมี, และแฟนบอย เฟรด เมื่อหายนะกำลังคลืบคลานเข้ามาและดึงพวกเขาเข้าไปสู่เรื่องราวสุดอันตรายที่เกิดขึ้นใน "ซานฟรานโซเกียว" ฮิโระ จึงต้องพึ่งหุ่นยนต์เพื่อนซี้ของเขาที่ชื่อ เบย์แมกซ์ และเปลี่ยนเพื่อนๆของเขาให้กลายเป็นกลุ่มของฮีโร่สุดไฮเทคพื่อคลี่คลายเรื่องราวที่เกิดขึ้น