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……
随着武魂融合技的锋芒消散，切磋赛最终以唐舞麟所带领的一年级组获胜而告一段落。片刻宁静后，一年级生们的期末考试也如期而至。学院提出的种种难题令众人捉襟见肘，唐舞麟等人也不例外。他们使出了各自的看家本领，为通过考试，跌跌撞撞的踏上了明都之行……
天才脑科学家白月魁为救恩师霍恩进行了脑移植术，却不想霍恩受到西弗残存意识的影响......琼斯盗取了天使再生剂注射到19号实验体上引起了一系列异变。同一时间，久川市因为瘟疫感染变成了一片人间炼狱，市长白靖宇和人工智能ASH为了抵御联盟的入侵誓死不降，却不想等到一切尘埃落定之时，真正的末日却来临了……
