青青草原即将转型高科技城市，在阳光明媚的一天，喜羊羊（祖晴 配音）、美羊羊（邓玉婷 配音）、懒羊羊（梁颖 配音）等小伙伴们准备挖个洞埋进时间胶囊作为纪念，这么有意义的事情，连他们的死对头灰太狼（张琳 配音）也积极参与进来。突然，巨大的爆炸声破坏了祥和的气氛，巨大的陨石坑出现在草原中央。在坑的中心位置，有一个黑色十字状的石头。这个小意外并未太多打扰小伙伴们，黄昏降临，大家来到广场，共同合影留念并等候烟花表演。和灰太狼追逐打闹时，喜羊羊他们意外发现全身机械、并且拿着那块奇怪石头的神秘人剔博士。 而这次遭遇，也将小伙伴们带到15年后的青青草原，展开全新的冒险……
故事主要讲述了女主角桃园奈奈生因好赌而欠债的父亲不知去向，被讨债的人赶出了家。在走投无路之时，她帮助了一位被狗追的懦怯的男人，得知她的遭遇后神秘的男人说出了「我把我的家转让给你吧。」这样出奇的话……
当初为了避开巨人的进攻，人类修建了地下街道，不过这项企划很快废止，地下街最终成为贫民与无法之徒的栖息之所。利威尔（神谷浩史 配音）和法兰是一对好朋友，他们自行学会了立体机动装置，渴望有朝一日沐浴在阳光雨露之下。偶然的机会他们救助了被人追杀的女孩伊莎贝尔，伊莎贝尔则恳求二人教她使用立体机动装置。在此之后，他们被神秘政客召唤，要求执行一项绝密任务，以赢得地面居住权。行动中他们遭到调查团的追捕，埃尔文·史密斯（小野大辅 配音）欣赏利威尔等人的实力，于是将其招入调查团中。 三个少年如愿走上地面，不过他们仍没忘记未完成的任务…
