灰太狼为庆祝成功研制脑波仪，在家中与小羊们举办派对。可是只身一人的灰太狼突然遭到了狼族特工的袭击，小羊们和红太狼齐力击退了他们，灰太狼却陷入了昏迷

小羊们误打误撞地遇到了假扮成列车长的茶太狼，得知这里是灰太狼脑内的中枢车站。他们登上了剩下的一辆陈旧的神经列车，摆脱了士兵的追击，直奔灰太狼脑中的想象区

小羊们来到了想象区，被迫成为了屡战屡败的黑大帅的“狼堡破坏者”队员。黑大帅在一次行动中突然失踪，赶来的小羊们被灰太狼当作凶手关进了大牢

小羊们从笼子里逃了出来，却发现城堡的房间中都是天马行空的场景，无从逃脱。幸运的是，懒羊羊从灵感扭蛋中得到了“无限面包”并帮助大家离开城堡。然而，本以为逃出生天的小羊们却陷入了七大恶狼的夹击之中

被拆散的小羊们兵分两路，懒羊羊和暖羊羊伪装成了小灰灰的家庭教师。另一边，玩具熊带领其他玩具设下骗局，希望借助喜羊羊等人见到他们的偶像灰太狼，喜羊羊看出了马脚并拆穿了他们。就在这时，可怕的事情发生了

假扮成家教的二人由于真家教的出现而匆忙逃跑。另一边，美羊羊得到了梦幻变身棒，在与灰太狼共同击败怪兽之后，发现它竟是玩具们假扮的。没有了怪兽的嫌疑，美羊羊等人再次被神秘机关抓了起来

醒来的喜羊羊等人发现自己是被灰太狼脑中的慢羊羊抓了起来，原来是慢羊羊为了找到居民失踪的凶手而糊涂抓人。他们放走被误抓的居民后，沸羊羊和美羊羊误入了机关密布的展览室，喜羊羊则被慢羊羊纠缠着参观发明。沸羊羊从展览室中得到了爆炎球拍，击败了机器人

逃出狼堡的懒羊羊与暖羊羊在前往发明研究院找喜羊羊等人的路上碰到了狼堡守护者，懒羊羊不幸被抓。暖羊羊利用各人的特点将其逐个击破，解救了懒羊羊。在逃跑的路上，暖羊羊从灵感扭蛋中得到了空间剪，并借此带领懒羊羊成功逃脱追击

小羊们与灰太狼携手击败了众多的怪物，解救了居民并且消除了误会。然而，在庆功宴上，一声巨响打破了宁静。灰太狼带着狼堡守护者前去查看，竟发现还有一只最大的怪兽藏在了皇冠里，周围还在不断出现小的怪兽

在两队守护者的齐力协作下，喜羊羊成功救出了被大怪物吞进体内的灰太狼，将他带到了较为安全的车站。他们得知，怪物就是灰太狼从小到大遭受过的否决和非议。众人决定帮助灰太狼击败怪物，然而，灰太狼却萎靡不振，心如死灰

在居民们和狼堡守护者的帮助下，小羊们成功打开了灰太狼被堵住的脑洞。脑洞中的灵感爆发了，使灰太狼重新振奋了起来。灰太狼回到了小镇上，击败了合体的怪物，想象区回归正常

小羊和茶太狼在前往下一站的路上遇到了脑士兵的追击。心世界之外，村长和红太狼不了解脑波仪便随意操作，给小羊们带来了不小的麻烦。树林中，柴太狼想要抓住小灰灰以威胁得到灰太狼，然而不走心的手下们却将小灰灰送回了狼堡

脑士兵要将小羊们扔进潜意识深渊，而逃走的茶太狼无法独自通过运动区，便无奈折返去救小羊。柴太狼伪装成士兵到了小羊旁边，然而就在即将成功的时候，柴太狼露出破绽而和小羊一起被抓。在下落时，暖羊羊保持镇定，抓住了时空剪救回了大家

小羊们来到了灰太狼脑中的运动区，由于电梯超载，导致小尾巴迟到。沸羊羊因不忍小尾巴因迟到被罚而与队长进行较量，当比赛进入白热化时，小飞机误将灰太狼尾巴烫伤。村长检查后发现正是尾巴的运动帮助灰太狼的身体坚持下来

小羊们来到了躯干区，发现队长正辛苦地照顾着他的队员们，决定顶替队长让他休息一段时间。然而，小羊们对于队员们的要求心有余而力不足，疲惫不堪。不放心队员们的队长折返了回来，在背后纠正小羊们的问题。在动能仪即将坍塌的紧急关头，队长果断出手，救出了危险之中的队员。队员们被队长的精神所感动，众人合力恢复了躯干区的运转

运动区的手和脚互相看对方不顺眼，冲突不断，喜羊羊想到了让他们交换位置换位思考的方法。当他们交换位置之后，双方都无法胜任对方的工作，灰太狼的手脚四处挥舞着。在这时，柴太狼潜入灰太狼所在的房间想要带走他，却被乱动的灰太狼揍了一顿，落荒而逃。最后，手和脚都意识到了对方的重要性，重归于好

在脖子区，脖哥因为总队长失踪后懒得运动，一直吃吃吃，越来越胖变得不想动。小羊们想了各种方法试图让脖哥动起来，但是因为脖哥实在太懒而都失败了。最后村长使用他的新发明刺激灰太狼的脖子，成功让脖哥成功瘦了下来

小羊们来到了控制室，分开调查却没有结果。懒羊羊为了引总队长回来而随意操作控制台，导致运动区一片混乱，灰太狼的身体也在乱动。手、脚轮流操作控制台，恰好回击了前来带走灰太狼的柴太狼等人。然而脖哥进行高难度操作使灰太狼身体过载，柴太狼等人得逞。喜羊羊由于地上的果汁追查到到了放拖把的房间，在房间中，众人发现了一种危险且未知的东西

小羊们找到了总队长，并且意识到了那些黑色的东西会让人变得又胖又懒。大家想到了脖哥恢复的过程，带着总队长前往各个区域运动。终于，总队长成功甩掉了黑色物质，恢复了正常。在这时，村长和红太狼为救被带走的灰太狼而陷入了危险之中，幸运的是灰太狼的运动区及时恢复了运转，击败了柴太狼

在前往下一站的路上，懒羊羊突然想要上厕所，众人只好临时停在了美术区。美术区由于长时间没有运作，破败不堪，若再不产出新的画作将会被脑士兵拆除。小羊们为灰太狼提供了许多灵感但是都没有启发到他，转眼间便到了拆除的时间。小羊们为了拖延时间与脑士兵发生了对抗，这一幕启发了灰太狼，以小羊们的群像创作了一幅作品，成功保住了美术区

小灰灰带灰太狼出去散步，由于逻辑区还没恢复，灰太狼一直做一些莫名其妙、难以理解的动作，引得众人哈哈大笑。没过多久，灰太狼二人便被柴太狼等人发现了，没有恢复的灰太狼意识不到危险来临，只好被小灰灰牵着逃跑。然而，二人的速度远比不上特工们，马上就被追了上去。小灰灰见状，推开灰太狼，自己留下拖延住特工们。灰太狼注意到小灰灰不见了，脑中想起了小灰灰牵着他的场景，便返回去帮助小灰灰。柴太狼对于灰太狼的攻击进行了细致的分析，然而不讲逻辑的灰太狼完美地避开了他的预判，出乎意料地击败了柴太狼

柴太狼来到狼堡调查失踪的茶太狼的下落，发现茶太狼戴着脑波仪，便通过控制台喊话询问。然而，这一举动让小羊们知道了柴太狼也在灰太狼脑中，众人开始寻找狼族的卧底。不料村长走了进来，眼镜在碰撞中掉了。柴太狼为了不让村长为了找剩下的一个脑波仪而发现柴太狼，便用脑波仪的失败品糊弄了看不清的村长。洋洋得意，自以为打破了柴太狼阴谋的村长将卧底已经被消除的结论告知了小羊们

众人来到了逻辑区，喜羊羊很快发现逻辑区的停电只是电闸没拉造成的，马上修好了它，逻辑区恢复了运转。小羊们没有做多停留，出发前往下一区域，逻辑区的灰太狼刚想拦下他们，门已经关上了。原来逻辑区本来是一个逻辑密室，当电源修复后，密室也就恢复工作了，想要离开逻辑区只能自行通过密室。众人通过细致观察和仔细思考，终于在危急关头拿到了钥匙，离开了冷库

众人在下落中被分成了三组，懒羊羊和喜羊羊来到了厨房密室中，只有做好了厨师长需要的菜才能离开。喜羊羊首先从厨师长那里偷到了要做的菜谱，然而做菜所需要的一个原料在另一个人那里，而对方需要他们帮他找到他的奶油饼干。懒羊羊凭借他灵敏的嗅觉成功找到了烤箱，并且问到了烤制的温度和时间，成功拿到了做菜所需的食材。在最后十分钟中，懒羊羊凭借他先前的做菜经验完成了他们的任务，二人顺利离开了厨房

茶太狼和美羊羊来到了衣帽间，他们从保安的口中得知衣帽间有三个首饰不见了，便开始寻找。通过查找缝隙和照片碎片，她们成功找到了其中两个首饰。这时，有一个保安鬼鬼祟祟地溜了进来，原来失踪的首饰是被他所窃。茶太狼与美羊羊制定战略，互相配合，成功击晕了守卫，并在他的帽子中找到了最后一个首饰，得到了一幅海报。他们将海报贴回了空缺的展板上，通过广播和当时的时间猜测到要穿下一时段表演者的服装才能逃出去，但是需要的服装被锁了起来，需要密码。美羊羊通过观察海报上的时间以及人数推断出了海报上的人数按照时间排序就是密码，二人呈贡拿到了衣服，离开了衣帽间

沸羊羊和暖羊羊来到了花房中，而他们的任务则是采到十朵花并成功送出去。然而，花房里的花全都没有开，四处还有着危险的藤蔓和食人花。在水晶基座上，暖羊羊注意到了提示的图案。原来要使花房中的花开放，需要让阳关照射到水晶上，以此散射到花房各处。他们使用打磨光滑的铲子成功使花房中的花盛开，同时藤蔓和食人花也长大了，变得更加危险。在千钧一发之际，沸羊羊和暖羊羊成功采到了十朵花并且逃到了另外一个房间之中。然而，这个房间中还有着各种各样的挑战

通过了各自的密室，分开的众人终于又会合了。然而，会合的房间仍然是一个新的密室，需要四位数的密码才能离开。通过分析大堂经理说的话，喜羊羊想到了各人需要做好自己身份对应的工作才能离开。喜羊羊和懒羊羊做好了菜并将它放入餐柜，成功得到了前两位数字。然而，真正的考验才刚刚开始

众人解开了最后一个密室的密码，打开了大门。然而迎接他们的不是出口，而是一群来拷问奇怪问题的神秘狼。由于武器不能在逻辑区内使用，众人不敌神秘狼，暖羊羊和茶太狼被抓，而其余各人向着先前的密室逃跑。虽然力量和装备不如敌人，但小羊们借助自己的智慧和环境打败了追兵，返回营救暖羊羊和茶太狼二人。通过互相配合，小羊们重创了狼队并夺走了队长的枪。然而，队长凭借体型上的优势又将枪夺了回去。危急时刻，暖羊羊从侧面偷袭，将队长压倒在地，众人成功离开密室

一名脑士兵早上睡过了头，匆忙赶去集合。然而当他还没缓过来，脑士兵们便开始了十圈的晨跑，刚跑完便上气不接下气。紧接着，射击训练开始了，疲惫不堪的他手抖差点射中了脑士兵队长，被罚跑十圈并因此错过了早饭。由于另一个小队抓捕入侵者的任务失败，刚修理完厕所的他便去执行炸车计划。然而，他在布置炸药时将图纸拿反，将炸药布置在了队长的车所经过的轨道上，把队长的车和轨道都炸坏了，又因此被罚修理轨道。等到工作结束，早已暮色茫茫，唯有等候他的两位挚友可以抚慰他憔悴的心灵

七大恶狼听说了灰太狼昏迷的消息便来到狼堡探望灰太狼一家，但是来到狼堡的他们毫不客气，将狼堡的东西一扫而空。临走时，七大恶狼想起了还有实验室的东西没有搬，便折返回到实验室。此时，实验室里的柴太狼正准备带走灰太狼。七大恶狼从红太狼口中得知他是伤害灰太狼的坏人，联合起来对他进行了攻击，保护了灰太狼。走的时候，他们给了红太狼一封信并叫她记得签收快递。原来，他们搬走了东西是为了帮红太狼一家换一套更好的日用品

在情绪区，小羊们得知灰太狼的情绪指示灯损坏，情绪们也就无从得知何时射击情绪转换中枢。喜羊羊和沸羊羊来到了情绪指示灯上进行修理，然而情绪指示灯不仅没修好，反而全亮了起来。情绪们见状，全部开始射击，最后爆发了冲突。在冲突中，小怒占据了上风并占领了情绪转换中枢，其余的情绪被迫撤退，并一并带走了沸羊羊和暖羊羊。现实世界中，被愤怒占据的灰太狼开始暴怒，攻击慢羊羊和红太狼，被慢羊羊无奈绑了起来

醒来的沸羊羊发现自己由于沾上了小哀的颜色而被小哀当成同类抬走，决定要带小哀回去反击小怒。暖羊羊试图阻止小怒但是失败了，于是便尝试修复情绪指示灯，小怒们立刻注意到了她并把她射了下来，牢牢绑住。此时，一只小哀偷袭小怒被发现，小怒对他所在的地方展开了攻势

有着沸羊羊的帮助，人数增多的小哀们和小怒们打得不可开交。就在交战如火如荼的时候，潜伏在一旁的小乐突然偷袭，双方措手不及。渐渐地，小乐一方独大，而其余两方势力则愈发衰弱。此时，暖羊羊成功挣脱，前来帮助沸羊羊保护和转移剩下的小怒和小哀。

懒羊羊在小乐们的营地中醒来，看到小乐们拿着厨具在煮汤，以为小乐们要报复自己，便匆忙逃跑。但在逃跑的路上又发生了意外，被小乐救下来之后得知小乐是为了举办聚会。懒羊羊参加聚会的时候，远处又发生了战斗。懒羊羊不希望大家打来打去，心生一计，于是发生了上一集的小乐偷袭小怒和小哀

喜羊羊和美羊羊找到了逃走的小惧，小惧们由于将小羊们和冲突联系起来感到害怕而逃跑。一只小惧在逃跑的过程中不幸摔入了小溪中，喜羊羊及时将他救了回来，取得了小惧们的信任。村长受到喜羊羊等人的请求，联系懒羊羊让他不要继续自己的错误，但懒羊羊已走火入魔，不顾村长的话。喜羊羊等人决定主动出击击败小乐

灰太狼由于只有快乐的情绪，将狼堡弄得乱作一团后跑了出去，慢羊羊也跟了出去。另一边，红太狼母子幸运地躲过了柴太狼的阴谋，回到了狼堡，却发现没有灰太狼和村长、乱作一团。红太狼认为灰太狼和村长被抓走了，便出去找柴太狼算账。柴太狼见状，带领队员围攻红太狼，红太狼准备逃跑时，小灰灰出现并被柴太狼抓住，红太狼只好投降。村长和灰太狼收到了柴太狼的威胁，出发去救红太狼母子

懒羊羊带领小乐向小怒、小哀、小惧发起了进攻，喜羊羊等人带领他们向提前准备好的陷阱方向逃跑，成功重挫了小乐势力。懒羊羊带着小乐伪投降被喜羊羊看了出来，然而，负责保护小怒、小哀、小惧的沸羊羊失误了。小乐再次占据了上风，喜羊羊等人无奈再次撤退，并带上了执迷不悟的懒羊羊。通过喜羊羊等人的严厉教育，懒羊羊终于认清了自己的错误，喜羊羊再次谋划反击计策

喜羊羊用果实的颜色将小怒、小哀、小惧伪装成小乐的样子，让懒羊羊假装将他们全部抓住，接着趁小乐不注意偷袭。清理完情绪转换中枢附近的小乐之后，沸羊羊开始修理情绪信号灯。在现实中，灰太狼正在受到柴太狼的拷问，然而灰太狼的情绪不稳定，柴太狼气急败坏。为了威胁灰太狼，柴太狼用激光不断逼近红太狼和小灰灰，然而，只有开心情绪、同时也不知道柴太狼所问“公式”是什么的灰太狼只能苦笑着。突然，小怒的流弹射到了情绪转换中枢上。灰太狼暴怒，将柴太狼击倒在地，遥控器损坏。在激光即将伤害到红太狼母子的时候，沸羊羊修好了情绪转换中枢，灰太狼的情绪恢复了正常，灰太狼危急之下爆发潜能从顶部破坏了激光器，灰太狼一家团聚

小羊们顺利完成了任务，回到了中枢车站。尽管茶太狼不断阻挠，小羊们还是顺利回到了现实世界，而茶太狼则留在了灰太狼的脑中。小羊们认为柴太狼等人对于灰太狼是个隐患，便带着包包大人等人打算将其赶出青青草原，却不料拷问灰太狼的小屋中已空无一人。等大家回到狼堡，惊奇地发现灰太狼竟自己进入了自己的脑内，并被困在了一个梦境中。小羊们立即决定再次进入灰太狼脑内救出灰太狼

小羊们回到了灰太狼脑中，顺利躲过了脑士兵的追击，来到了梦境区。村长告知大家：若想找到困住的灰太狼，只能尝试将灰太狼从各个梦境中带出来，因为只有灰太狼真正的意识才能被带出梦境。小羊们进入了第一个梦境，这个梦境发生在四季城的背景中，小灰灰由于灰太狼频频失信而成为了影王，小羊们与其差距悬殊，根本不是对手。灰太狼认识到自己的错误，向小灰灰诚挚道歉，小灰灰原谅了灰太狼并恢复正常，小羊们也成功从梦境中离开

小羊们得知只有完成梦境中灰太狼的愿望，梦境就会结束。沸羊羊提议分组找灰太狼的意识，众人抽签分为了 懒羊羊、美羊羊；喜羊羊、沸羊羊；暖羊羊 三组。懒羊羊和美羊羊来到的梦境中，灰太狼被人偷偷下了药变成了青蛙，而他需要公主摸一下头才能变回来。懒羊羊和美羊羊带领灰太狼来到了公主的家，却得知需要帮七只小矮狼打扫完卫生才能见到公主。在打扫卫生的过程中，红太狼公主突然吃了毒苹果中毒倒地。懒羊羊等人只好去找三只小猪询问解药。然而，三只小猪却想要到云层上面去，美羊羊想到让懒羊羊使用无限面包带大家上去。到了云层上，三只小猪却开始偷云巨人的宝藏，被云巨人打飞。众人从云巨人口中得知：附近村子里有个每天都在卖解药的小女孩，便即刻来到了村子中找到了小女孩，买到了解药。这时，白狼王子却一把将解药夺走。原来，这一切的一切都是白狼王子策划的，想要拿到解药需要打败他。滑稽的是，懒羊羊和美羊羊不费吹灰之力便击败了他，拿到了解药，将红太狼救起。在红太狼即将摸到青蛙灰太狼的头时，她还是没有克服内心的恐惧，将青蛙灰太狼击飞了

喜羊羊等人来到了最后的一个梦境，这个梦境是灰太狼小时候和父亲黑太狼的日常生活。虽然在旁人看来灰太狼常常不能达到黑太狼要求，并不快乐，但灰太狼对父亲的思念使他将自己束缚在了梦境之中。现实中，红太狼等人被柴太狼抓住，小灰灰成功从通风口逃走

梦境中，灰太狼不愿接受眼前与父亲共度的时光是假的，情绪剧烈波动。现实中，小灰灰找到了狼族亲戚前来营救灰太狼一家，顺利救出了红太狼和村长。在家人和挚友的共同呼唤下，灰太狼逐渐接受现实，从梦境中离开

柴太狼所负责的意识支配器启动失败，于是联系狼族总部寻求帮助。总部暂停了一位“笑面虎”专家的休假并派他前来。蕉太狼想要帮灰太狼找到治疗的方法，误打误撞进入了柴太狼的地下基地。柴太狼等人以为他是狼族专家，毕恭毕敬地招待他，而蕉太狼也阴差阳错修好了意识支配器。在此之后，蕉太狼突然从新闻中得知之前听说的神医是假的，气愤离开。柴太狼以为自己照顾不周得罪了专家，追了出去，却不料激怒了真的专家

喜羊羊等人和灰太狼准备前往中枢车站回到现实世界，却在半路上与脑士兵们的车相撞。在一通混战过后，小羊们准备撤退。然而，灰太狼和一个脑士兵在打斗的时候弄翻了油漆桶，灰太狼被染成了脑士兵的颜色，而脑士兵被染成了灰太狼的颜色。灰太狼凭借自己的演技成功骗住了脑士兵组长，以交换人质的借口回到了小羊们身边

众人来到灰太狼脑中的记忆区寻找有关柴太狼照片中人的记忆，大家分头寻找之后，懒羊羊遇到了之前的列车长（茶太狼），并呼唤大家过来。在列车长准备逃跑时，灰太狼认出了这个就是将他踢到梦境区的列车长。众人开始追击茶太狼，茶太狼将一部分书架推倒，记忆掉落下来。即将跑到出口时，茶太狼现实中的队友们无意将其脑波仪取下，导致其无法动弹。小羊们刚要抓住柴太狼时，灰太狼竟再次开始抓羊了

灰太狼由于一部分记忆晶片掉了出来，失去了和小羊成为朋友的记忆，开始先前的抓羊行为。由于小羊们的武器都是由灰太狼想象出来的，小羊们根本不是灰太狼的对手。只好安排班长去整理倒了的暑假，其余的人拖住灰太狼。然而，灰太狼压倒性的实力让这个计划无法实施。暖羊羊只好想出推到所有书架，让灰太狼失去战斗力的下策。制伏灰太狼之后，小羊们去追击茶太狼，茶太狼在逃跑的过程中误入了潜意识深渊，小羊们返回恢复了灰太狼的记忆区。喜羊羊推测那个“她”是灰太狼的妈妈，灰太狼和小羊们决定向潜意识深渊进发

喜羊羊在潜意识深渊底部中醒来，从美羊羊口中得知他们从悬崖跳下来之后遇到了一阵飓风，大家被吹散了。并且，在潜意识深渊中也无法和村长联系。喜羊羊决定前往潜意识深渊中最显眼的地标，在路上，他们遇到了被一个黑色怪物缠住的灰太狼。被发现后，喜羊羊和美羊羊也被其缠住，只好遵从他的意愿陪他玩。众人尝试了逃跑和还击却都是徒劳无功。在听到怪兽说出他自己的名字后，灰太狼回想起了小时候孤独的自己在墙上玩手影的场景。原来，这个怪兽就是他小时候用手影创造出来的伙伴。灰太狼用之前的对话成功与怪兽和好，化解了危机

暖羊羊跟着茶太狼遇到了沸羊羊和懒羊羊，在路上遇到了一个长相奇特、无法打破的怪物。在怪物逼近时，众人周围出现了浓雾。突然，浓雾中走出来了一个彻底违背暖羊羊印象的扁嘴伦，将暖羊羊吓晕过去。接着是零分试卷、过期牛奶、作业、巨型蟑螂，懒羊羊和沸羊羊也相继被吓晕过去。在茶太狼打算离开时，出现了一个失败的自己，柴太狼备受打击。但是他想起了自己不懈的努力和坚定的信念，没有被眼前失败的自己所击倒，以昂扬的姿态驱散了浓雾