平静的日子没过多久，草原上突然出现了时空乱流，将羊村的一部分和周边的区域卷入了不同的时空。喜羊羊等人发现，原本熟悉的草原场景与各个奇异的时代相互交错，一会儿是恐龙称霸的远古时期，一会儿又变成了充满机械的未来世界。
小羊们和灰太狼被分散到了不同的时空片段。喜羊羊身处远古时期，周围是体型巨大的恐龙。他运用万物之力与恐龙交流，得知时空乱流是因为一颗神秘的宇宙陨石坠落在了时空的节点上，扰乱了时间秩序。
沸羊羊在未来世界遇到了各种高科技武器的攻击，幸好灰太狼发明的装备能勉强抵御。他一边躲避攻击，一边寻找回到伙伴身边的方法。在这个过程中，他结识了一个未来世界的小机器人，小机器人告诉他，要修复时空乱流，需要找到三把分别代表过去、现在和未来的钥匙，它们散落在不同的时空。
美羊羊在一个神秘的中世纪魔法世界，这里的人们被黑暗魔法笼罩，陷入沉睡。美羊羊用治愈能量驱散了部分黑暗魔法，当地的魔法师告诉她，其中一把钥匙就在这个世界的魔法塔顶端，但那里被强大的魔法守护着。
懒羊羊误打误撞来到了一片神秘的仙境，这里的仙灵告诉他，他体内的神秘力量与时空有着紧密的联系，只有充分激发这股力量，才能找到三把钥匙。于是，懒羊羊开始在仙灵的帮助下修炼，努力掌控这股神秘力量。
小灰灰在一个充满蒸汽朋克风格的世界，他利用自己的灵活优势，在复杂的机械建筑中穿梭。他发现这里的人们正在制造一种能定位时空物品的装置，或许能帮助找到钥匙。
喜羊羊决定先集合伙伴，他通过万物之力发出信号，试图与大家取得联系。沸羊羊带着小机器人，美羊羊在魔法师的协助下，懒羊羊在仙灵的陪伴下，小灰灰带着蒸汽朋克世界的定位装置，纷纷朝着信号源前进。
在经过一番艰难的穿越时空之旅后，他们终于在一个奇异的时空夹缝中重逢。此时，懒羊羊已经成功激发了神秘力量的新形态，这股力量与时空乱流产生了奇妙的反应，为他们指引出了三把钥匙的位置。
众人兵分三路，分别前往不同的时空寻找钥匙。喜羊羊和沸羊羊来到魔法世界，历经艰险爬上魔法塔，战胜了守护魔法，拿到