灰太狼被一个神秘人袭击后被带走了。小羊们根据线索把他找了回来，却发现灰太狼的眼睛变得空洞呆滞，大脑疑似受损。为了救同伴，喜羊羊借助灰太狼发明的脑波机，带着同伴进入灰太狼的大脑世界。他们在头脑中的陌生领域冒险，同时认识了许多新朋友，帮助他们探索真相并找到让灰太狼恢复正常的方法。每个人都经历了很多磨难，才看到真相即将浮出水面。不料，灰太狼突然陷入昏迷，一场更大的危机正在一步步逼近...