回到羊村没几天，小羊们又被新状况难住了。慢羊羊村长发现，宇宙能量调节器虽然恢复正常，但羊村周围出现了时空乱流，偶尔会有奇怪的物品或生物从乱流中掉落。有一次，一个神秘的金属盒子掉落在羊村广场，盒子上刻满奇怪符号，还散发着微弱蓝光。
小羊们围在盒子前，好奇又谨慎。沸羊羊又想动手打开，喜羊羊赶忙拦住：“这东西来自时空乱流，贸然打开可能有危险。”这时，灰太狼拿出他的万能分析器，对盒子进行扫描。分析结果显示，盒子内部有复杂的能量结构，一旦触发不当，可能引发爆炸。
就在大家一筹莫展时，盒子突然发出一阵震动，随后缓缓打开，里面是一块散发着奇异光芒的晶体。晶体一出现，时空乱流的吸力变得更强，羊村有被卷入其中的危险。喜羊羊意识到，这块晶体和时空乱流有关，很可能是稳定乱流的关键。
为了找到解决办法，小羊们再次出发，前往传说中隐藏着时空奥秘的“幻影山谷”。山谷中弥漫着五彩迷雾，踏入其中，仿佛置身于无数个重叠的时空。他们每走一步，周围的景象就会变幻，一会儿是古老的森林，一会儿又变成未来的都市。
在山谷深处，他们遇到了一位神秘的时空守护者。守护者告诉他们，这块晶体是上古神器“时空之心”的碎片，曾经它维持着宇宙时空秩序，不知为何破碎散落。如今碎片意外现世，扰乱了时空乱流。想要稳定时空，必须集齐所有碎片，修复“时空之心”。
根据守护者的指引，小羊们得知其中一块碎片在“永恒冰原”。冰原上寒风刺骨，冰层之下隐藏着无数陷阱。他们艰难前行，突然，地面开裂，懒羊羊险些掉进冰窟。好在沸羊羊眼疾手快，一把拉住他。在冰原中心的一座冰洞中，他们找到了散发着幽蓝光芒的碎片。刚拿到碎片，冰原上的冰巨人被惊动，挥舞着巨大的冰拳向他们攻击。灰太狼用发明制造出防护盾，喜羊羊则利用三神器的力量与冰巨人周旋，最终成功摆脱。
接着，他们前往“炽热熔岩洞”寻找第三块碎片。洞穴中岩浆四溢，高温难耐。美羊羊体力不支，脚步踉跄，险些跌入岩浆。大家相互扶持，艰难前行。在洞穴深处的岩浆池中，他们发现了碎片。可刚拿到，就被一群火焰蜥蜴围攻。沸羊羊奋勇抵抗，