Юный Хиро Хамада — прирожденный изобретатель и гений конструирования роботов. Вместе со старшим братом Тадаши они воплощают в жизнь самые передовые идеи в Техническом университете города будущего Сан-Франсокио. После серии загадочных событий друзья оказываются в центре коварного заговора. Отчаявшись, Хиро решает использовать веселого и добродушного экспериментального робота Бэймакса, перепрограммировав его в неуязвимую боевую машину.

Еще вчера Юрий Гордеев — амбициозный авиаконструктор и любимец женщин — был в шаге от своего триумфа. Его самолет ЮГ-1 должен был стать настоящим прорывом в отечественной авиации. Но сегодня его никто не видит и не слышит, и конкурент по бизнесу беспрепятственно закрывает его компанию. Все потому, что Юра разбился в автокатастрофе и стал призраком.
Школьник Ваня Кузнецов был пустым местом всегда. Жертва гиперопеки матери, объект насмешек одноклассников, он боится даже заговорить с девочкой, в которую давно влюблен. У Юры есть неделя, чтобы закончить дело своей жизни и поднять самолет в воздух. Ваня — единственный, кто его видит и может ему помочь.

Райли — обычная 11-летняя школьница, и, как у каждого из нас, ее поведение определяют пять базовых эмоций: Радость, Печаль, Страх, Гнев и Брезгливость. Эмоции живут в сознании девочки и каждый день помогают ей справляться с проблемами, руководя всеми ее поступками. До поры до времени эмоции живут дружно, но вдруг оказывается, что Райли и ее родителям предстоит переезд из небольшого уютного городка в шумный и людный мегаполис. Каждая из эмоций считает, что именно она лучше прочих знает, что нужно делать в этой непростой ситуации, и в голове у девочки наступает полная неразбериха. Чтобы наладить жизнь в большом городе, освоиться в новой школе и подружиться с одноклассниками, эмоциям Райли предстоит снова научиться работать сообща.