灰太狼被神秘人袭击并抓获。当小羊们根据线索找到灰太狼时，发现灰太狼的眼神空洞无神，怀疑灰太狼的大脑受到了损伤。为了拯救朋友，喜羊羊和他的朋友们利用灰太狼发明的“脑电波机”进入灰太狼的大脑世界，探索灰太狼大脑的奇异境界，并寻找回到灰太狼身边的方法。因为认识了很多新朋友，他变得正常了。众人克服重重困难，眼睁睁看着真相水落石出，却不料灰太狼突然陷入昏迷，另一场危机正在一步步逼近……