灰太狼受神秘人袭击后被抓走，小羊们根据蛛丝马迹将他寻回，却发现灰太狼眼神变得空洞呆滞，疑似大脑受到损伤。为解救同伴，喜羊羊带着伙伴们借助灰太狼发明的“脑波机”进入到灰太狼的大脑世界，他们在脑海里一个个光怪陆离的区域中历险，同时也认识到很多新的朋友，帮助他们探求真相找寻让灰太狼恢复正常的方法。大家历尽艰险眼看真相快要浮出水面了，不料灰太狼突然陷入昏迷，更大的危机正步步逼近……
上一场激烈的战斗已经结束了数千年，邪恶的金翅雕被封印在高塔之内永世不得翻身，为了重新获得自由，它复活了自己的爪牙蛇妖和蝎妖，又将葫芦山炸成七块，令葫芦兄弟们四散各地不能团聚。之后，蛇妖和蝎妖奉金翅雕之命找到落单的葫芦兄弟们，决心将他们逐一消灭，以实现金翅雕统治世界的野心，葫芦山神得知了这一可怕的阴谋，复活了爷爷。就这样，爷爷踏上了寻找葫芦兄弟的旅途，而失散的葫芦兄弟们则失去了记忆。爷爷必须快马加鞭，和时间赛跑，赶在妖怪们之前找到葫芦兄弟，与此同时，已经忘记一切的葫芦兄弟是否会想起从前，担负起拯救苍生的伟大重任呢？
