灰太狼受神秘人突击后被抓走，羊羔们依据蛛丝马迹将他寻回，却发现灰太狼目光变得空泛板滞，疑似大脑遭到损害。为挽救同伴，喜羊羊带着同伴们凭借灰太狼创造的“脑波机”进入到灰太狼的大脑国际，他们在脑海里一个个斑驳陆离的区域中历险，一起也认识到许多新的朋友，协助他们根究本相找寻让灰太狼康复正常的办法。我们饱经险阻眼看本相快要浮出水面了，不料灰太狼忽然堕入昏倒，更大的危机正步步迫临……。
