这部3D动画电影是迪士尼与漫威公司联合出品的第一部动画电影，取材于1998年开始连载的以日本为背景的动作科幻类漫画。2015 年2月23日，《超能陆战队》获得第87届奥斯卡金像奖最佳动画长片奖。
　　小宏是一个天才小少年，虽然他只有13岁，却已经从高中毕业。可是，他并不想像自己的哥哥泰迪那样去念大学，他觉得自己的聪明才智已经足够用了。
　　所以，大部分时间他都会用自己改装过的小机器人到地下竞技场去格斗，但也因此惹（rě）了不少麻烦。于是，泰迪决定带小宏到自己的学校——旧金山理工学院参观。一开始，小宏对此不以为然，他对书呆子的生活才不感兴趣呢。但是，当他踏进所谓的“书呆子实验室”的那一刻，他被眼前的景象惊呆了！这里的所有实验和发明，都让他大开眼界。
　　在这里，他还遇到了自己最崇（chóng）拜的机器人专家卡拉汉教授，他真是开心极了，他决定要到这所学校来读书。可是，这并没有想像中那么容易，泰迪告诉小宏，他要在即将开始的科学展上有所表现，才能有机会拿到录取通知书。
　　下定决心的小宏在哥哥的帮助下，在科技展上大显身手，他发明的可以由大脑直接控制的微型机器人一鸣惊人，如愿以偿地拿到了录取通知书。
　　但令他没想到的是，科技展结束后，展馆发生了火灾，卡拉汉教授被困住，泰迪为了救他冲进火海，却再也没能出去。这一系列打击，令小宏悲伤不已，他无心上学，在家里整理泰迪遗物的时候，竟然发现，泰迪发明的白白胖胖的救护机器人“大白”不知何时被带了回来。
　　大白检测到泰迪的悲伤情绪，给了他暖暖的拥抱，并且告诉小宏，他发明的微型机器人似乎发生了异常。在跟踪调查后，小宏和大白发现，有人偷偷生产出大量的微型机器人，并发现这和泰迪的死也有关联。于是，小宏重新回到“书呆子实验室”，找到泰迪的朋友们，希望他们能帮助他调查那场大火真正的起因。
　　小宏和泰迪的朋友们组成了“超级英雄联盟”，每个人都拿出自己最强的实验发明，并改装成超强武器。小宏也为大白制作了一套超级酷炫的铠（kǎi）甲。没用多久，他们就找到了真正的纵火犯，那竟然是小宏和泰迪一直仰慕的卡拉汉教授！原来，卡拉汉教授的女儿在一次实验中失踪。为了报仇，卡拉汉教授偷了微型机器人，并在展馆放火佯（yáng）装去世，其实一直在偷偷筹划复仇。
　　小宏被仇恨冲昏了头脑，他将大白身上的救护软件拔掉，替换成战斗软件，并命令大白杀死卡拉汉教授，这差点儿伤害到其他无辜的人。但是，大白在自我修复好之后，告诉小宏，他的哥哥一直都在他身边，并为他播放了泰迪去世前留下的视频，泰迪发明大白的目的就是要造福人类。
　　小宏明白，他应该像自己的哥哥一样，保护人类，阻止卡拉汉。他也了解到那群朋友对他的重要性。于是，在大家的帮助下，小宏和大白取得了胜利。从此，超能英雄们不同寻常的生活也正式拉开了帷幕！