陽光明媚的日子里，青青草原上灰太狼（張琳配音）與喜羊羊（祖晴配音）圍繞被抓獲的懶羊羊（梁穎配音）展開斗智斗勇。關鍵時刻狼堡突發震動，被神秘力量傳送至人類世界某游樂場。為保護灰太狼一家安全，村長使用看護機將其變為人形模樣。初識人類社會的狼族既好奇又慌亂，接連引發啼笑皆非的誤會。眾人驚覺小灰灰意外失散后，分頭尋找途中揭露了邪惡商人皮總（高全勝配音）的陰謀——其助手黑尾蛇暗中捕捉小灰灰作為實驗籌碼。為營救孩子并奪回狼堡控制權，灰太狼聯合喜羊羊展開反擊，在游樂場機械陣列中與反派勢力周旋。最終眾人通過智慧破解傳送裝置，帶著小灰灰（趙娜配音）與皮總一伙展開決戰，成功啟動狼堡返回草原的能源核心，在游樂場崩塌前全員平安歸返青青草原。