Retour dans la ville imaginaire de San Fransokyo, où l’imposant robot gonflable Baymax, compagnon de santé personnel, s’efforce d’accomplir sa mission : aider et soigner les gens.

La série raconte la relation complice et même privilégiée de Lorelai avec sa fille Rory qu'elle eut à 16 ans. Entre leurs histoires d'amour respectives et les relations avec les grands-parents de Rory ou les personnages secondaires rencontrés au travail de Lorelai ou au lycée d'élite de Rory dans la petite ville de Stars Hollow, Lorelai et Rory n'ont pas le temps de s'ennuyer.