「サンフランソウキョウ」にすむ14歳の少年ヒロ。幼いころに両親をなくした彼は兄と共に、叔母と暮らしていた。13で高校を卒業してしまった天才の彼は、何の目的もなくぶらぶらとしていたが、兄の大学の研究所をみて、憧れの教授にも出会い、自分もそこで学びたいと思うようになる。入試を兼ねた研究発表に成功し、ヒロは合格をするが、その会場で事故が発生し、兄を亡くしてしまう。悲しみに暮れるヒロの前に、兄が残したケアロボット「ベイマックス」が現れるが･･･。