讲述了小羊们走出青青草原，在妙趣横生的发明星球刺激新鲜的发明生涯和励志激情的成长故事。《喜羊羊与灰太狼之发明大作战》通过小羊们与灰太狼斗智斗勇的爆笑故事，传递“想象是发明的源泉”和“发明应该用来帮助他人”的正能量，诠释了发明创造的真谛。

小羊们根据知识宝库的指引，去探寻各式各样的动植物。羊和狼都变身成可爱的小小冒险家，一起探险，相互竞争，引发趣事连连，在欢乐中认识到更多的动植物知识。

狼将军利用各法宝强化七大恶狼攻打羊村。为保羊村，众羊寻找各种方法，意外获得羊族前辈的神奇武器。一路上小羊们用神奇装备打退群狼多次攻击。被小羊们的善良团结感动的灰太狼，帮助众羊终于打败狼将军，草原实现了真正和平！

春回大地，逢慢羊羊村长100周年庆典。慢羊羊的坐骑老蜗牛病倒，经检查，村长感到如临大敌，打算潜入蜗牛身上消灭引起病变的病毒。小羊们要代替村长前往消灭病毒。灰太狼偷听到，也要进入蜗牛体内捉小羊。最后，蜗牛恢复健康，小羊们和灰太狼夫妇也回到草原上。灰太狼在庆功会上发难，表示自己没有违背誓约，喜羊羊反制住灰太狼并把他们放走。因为老村长说过：“宽恕敌人也是宽恕你自己。”