青青草原即将转型高科技城市，在阳光明媚的一天，喜羊羊（祖晴 配音）、美羊羊（邓玉婷 配音）、懒羊羊（梁颖 配音）等小伙伴们准备挖个洞埋进时间胶囊作为纪念，这么有意义的事情，连他们的死对头灰太狼（张琳 配音）也积极参与进来。突然，巨大的爆炸声破坏了祥和的气氛，巨大的陨石坑出现在草原中央。在坑的中心位置，有一个黑色十字状的石头。这个小意外并未太多打扰小伙伴们，黄昏降临，大家来到广场，共同合影留念并等候烟花表演。和灰太狼追逐打闹时，喜羊羊他们意外发现全身机械、并且拿着那块奇怪石头的神秘人剔博士。
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森林里的食物不再安全，一个神秘的小偷偷走了所有人的补给。长颈鹿戈迪失踪后，萨姆和基特开始着手调查。
莉丝妲黛（丰崎爱生 配音）是刚刚上任没多久的新手女神，可这样的她要面临的，是难度为S级别的拯救世界的任务。为此，莉丝妲黛召唤出了名为龙宫院圣哉（梅原裕一郎 配音）的勇者，让莉丝妲黛松了一口气的是，圣哉丛数值上来看属于那种超强的勇者，可很快，他就暴露了他唯一，但也是致命的弱点——过于慎重的个性。
顺利升入高中的少年富樫勇太（福山润 配音）在初中时代曾是暗黑系的中二病患者，当年他自称黑炎之主人，自我感觉良好地度过了无厘头的中学生活。但是此刻他“痛改前非”，将这段经历看作不堪回首的耻辱过去，为此甚至不惜报考一个离家很远没有人认识自己的高中。在新的学校，勇太如愿以偿结 交了一色诚（保志总一朗 配音）、丹生谷森夏（赤崎千夏 配音）以及学姐五月七日茴香（浅仓幸美 配音）这样稍显正常的朋友，也准备和心仪的女孩大谈一场浪漫恋爱。但是令他备为挠头的是，楼上新搬来的住户兼同班同学小鸟游六花（内田真礼 配音）却是一个中二病的深度患者。小女孩每天唧唧歪歪，怪力乱神。好不容易摆脱初中阴影的勇太，高中恋爱之梦日渐飘渺……
本作主人公冈部伦太郎（宫野真守 配音）是个患有严重中二病的大学生，自称为“凤凰院凶真”的他和伙伴们组成了“未来发明研究所”，在位于秋叶原的一个简陋实验室内进行各种古怪发明和调查。
