ベイマックス
ディズニーアニメでは何度も作り直して検討されるのがつきものであるが、本作でも最初のシーンだけでも40パターンが検討された。製作過程でヒロの飼い猫モチのロボット・キャット化(空飛ぶブーツ)が何度も検討されたが、ストーリーに合わないという理由で最終的に却下された。日本市場でのロケット・キャット(ドラえもんのこと)の成功もあり、そのアイデアに一目惚れした日本サイドのマーケティングスタッフはこれに固執したが、日本で(ドラえもん映画の)宣伝キャンペーンがあったばかりなので諦めさせたという。
美術監督のスコット・ワタナベによると、キャラハン博士の娘アビゲイルの操縦室は士郎正宗の影響を受け、シンプルな外観に複雑な内部を持つ構造にした。ヒロの自宅周辺の風景は、ハイト・アッシュブリー地区(en)(ヒッピームーブメント生誕の地と言われる地域で日系人コミュニティがあった)やその周辺の(日本街の)昭和の雰囲気が残る古い街並みを参考にした。
監督のクリス・ウィリアムズは、日本人に向けたメッセージとして、フライトシーンで東京とサンフランシスコの融合した町並みを見て欲しい事と、「フライト後の夕日を眺めるシーンで、ヒロとベイマックスの二人に恋すると思うよ」とインタビューで発言している。
未来の都市サンフランソウキョウに住む14歳の少年・ヒロ・ハマダは天才的な科学の才能を持つが、夢もなく飛び級で高校を卒業したことで目標を見失い、その才能を非合法のロボット・ファイトのために利用するという自堕落な生活を送っていた。そんな弟を見かねた兄のタダシは、彼を自身の所属する工科大学へ連れていく。タダシの友人である「科学オタク」たち(ゴー・ゴー、ワサビ、ハニー・レモン、フレッド)の手がけた数々の発明品や、兄の開発した白くて風船のような見た目のケアロボットベイマックスを目にして刺激を受けたヒロは、尊敬するロバート・キャラハン教授と出会ったことで科学の夢を追究したいと飛び級入学を決意する。
入学するためには、大学の研究発表会でタダシの恩師でありロボット工学の第一人者であるキャラハン教授をうならせる独創的な発表をしなければならない。タダシや大学の仲間たちの協力の下、ヒロは発明品を完成させ、発表会でプレゼンテーションを行なう。ヒロの発明したマイクロボットは指先ほどのサイズしかないが、互いに引き寄せあって集合体を形成する特性を持ち、操作者の頭部に装着した神経トランスミッターでコントロールすることで、その集合体を瞬時に思うままの形状に変化させることができるという画期的な発明品だった。発表は大成功をおさめ、ヒロはキャラハン教授から直々に入学を許可される。しかしその直後、会場で火災事故が発生。タダシは建物に取り残されたキャラハン教授を助けようと炎の中に飛び込み、帰らぬ人となってしまう。
『ベイマックス ヒーローズバトル』(原題:Big Hero 6 Battle in the Bay)は映画の後日談となる横スクロールアクションゲーム。プレイヤーキャラはヒロ、ワサビ、フレッド、ゴーゴーの4人から選択可能で、ベイマックスとハニー・レモンはサポートキャラとして登場する。
アメリカでは2014年10月28日にニンテンドーDS・ニンテンドー3DS版が、日本では12月10日にバーグサラ・ライトウェイトよりニンテンドー3DS版のみ発売された。
また、PlayStation 4ソフト『キングダム ハーツIII』にもビックヒーロー6としてヒロ、ベイマックス、フレッド、ワサビ、ハニー・レモン、ゴーゴーの6人が登場している。