四十年一期的羊运会刚刚落下帷幕，喜羊羊等羊羊一族还陶醉在胜利的喜悦当中。其余各大族羊却心有不甘，暗自苦练竞技项目，结果是成绩斐然。然而，四十年的遥期煎熬着各大族羊。于是乎，各大族羊连手向族长提议，要立马举办新的一届羊运会。取名为“竞技大联盟”，顾名思义，就是各族羊联盟，向喜羊羊等众小羊再下竞技战书。

慢羊羊为了训练众小羊写好文章，于是想出方法，要众小羊每天写日记。 　　于是，众小羊开始把每天的遭遇、感想都纪录在日记中。其实有灰太狼发明了抓羊迷雾，众小羊合作逃生；沸羊羊怕自己的鼻鼾声骚扰众羊的睡眠，于是独自睡到了外面，而且还遇到了同病相怜的灰太狼；暖羊羊千方百计地改变自己的乌鸦嘴；美羊羊为了做好一个蝴蝶结，弄得笑话百出；懒羊羊依旧悠然自得；慢羊羊发明了能吸引小羊看书的立体喷雾，把书中的灰太狼变出来，弄得羊村大混乱等等。 　　除了众小羊，灰太狼也在写日记，但目的是总结抓羊失败的教训，成了记载失败记录的日记。 　　喜羊羊等羊天生乐观（似乎只有喜羊羊天生乐观啊），即使遇上危难，都视之为生活增条了情趣，所以众小羊与灰太狼的追逐过程写进了日记里时，就成了一段段快乐的经历。 　　是以，羊羊所写的日记，称之为：开心日记。

传说森林住着邪恶的大魔王，为了帮助小精灵脱险，羊村守护者们再度出击勇闯四季城。不料，途中喜羊羊竟意外变成无法自控的“破影大王”，时而清醒，时而捣乱，让整个旅途笑料百出。

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。

智羊羊夫妇遭细菌大王冰封前一刻，将冰冰羊传送到草原，寻求喜羊羊的庇护，不料细菌大王为解封能力追到草原，操控灰太狼捉住冰冰羊。危急时刻，幸好众小羊及时赶到，获得超能魔方的能量，救出冰冰羊。然而，面对细菌大王不断招来的新伙伴，众羊狼必须与其斗智斗勇，为保护冰冰羊、助其找到哥哥而一路护航。