新的一年再度降臨，紅太狼又懷上了小寶寶，本該其樂融融的狼堡卻因灰太狼的“抓羊無能”而開起了“聲討大會”。不甘失敗的灰太狼為了重振自己在狼族中的地位，決定帶上老婆孩子再戰羊族。
   而此時的青青草原上空，一個巨型的“糖果飛船”從天而降，一位來自月球的不速之客——兔小弟緩步而出。令人咋舌的是，自稱魔法師的兔小弟一見喜羊羊便立刻認定他是月球的救世主，更將一個封藏已久的身世之謎公之於眾。原來，在很久很久以前，正是喜羊羊的父母一手將原本荒蕪的月球打造成了一個五彩斑斕的糖果世界，可現在，野心勃勃的苦瓜大王企圖將其變成“苦球”。為了保住父母的心血，喜羊羊帶著羊羊戰隊登上了前往月球的飛船，卻在陰差陽錯之中將前來抓羊的灰太狼一家也捎上了這趟太空之旅。
　　月球之上，一切看似繁華，但實則暗藏洶湧，幸而喜羊羊機警過人，拆穿了苦瓜大王假扮月亮女王的陰謀，眾人才得以虎口脫險，但卻因為瓜兵的追趕而被沖得四分五散。
在巧克力鐘乳石洞裏，灰太狼一家遭瓜兵伏擊，與妻兒失散的灰太狼冒險潛入苦瓜大王的城堡，卻不幸被瓜兵擒住。為了救出妻兒，他不得不成為“無間道”。
　　而另一邊，喜羊羊與兔小弟在誤打誤撞中找到了父母留下的實驗室，兔小弟試圖用魔術開啟月球甜蜜的源泉——甜甜樹，卻烏龍地將灰太狼帶至此地。得知喜羊羊擁有對抗苦瓜大王的能力後，灰太狼決定棄暗投明，與喜羊羊聯手，一同對抗苦瓜大王。