平靜的一天，喜羊羊與沸羊羊在追逐神秘人時，遭到灰太狼和機械龍的攻擊，隨后被來自龍樂園的變色龍、鉆地龍等小龍所救。小龍們告知，龍樂園正遭受機械龍的襲擊，危機已波及青青草原。與此同時，喜羊羊的父母智羊羊與麗羊羊在時空旅行中遭遇意外。為恢復兩個世界的和平并拯救父母，喜羊羊與伙伴們全副武裝前往龍樂園尋找傳說中的龍笛。原本打算避難的灰太狼也意外卷入這場冒險。最終，眾人成功找到龍笛，擊敗機械龍及其幕后操控者，拯救了兩大世界并促成喜羊羊一家團聚。作為《喜羊羊與灰太狼》系列首部全3D制作的第五部大電影，該片于2012年賀歲檔上映后廣受關注，不僅創下1.6億元人民幣的亮眼票房成績，更一舉斬獲中國動漫金龍獎最佳動畫電影獎及第15屆中國電影華表獎優秀動畫片獎，成為當年國產動畫市場的重要代表作之一。