在一次毫无预兆的探访中，光头强的父亲突然现身狗熊岭。素来以严厉和古板著称的强爸，此次却对光头强展现了异常的温柔和关心。然而，长时间的共处并未使他们的父子关系得到缓解，反而激起了两人之间的矛盾……

在一次激烈的争执过后，光头强和他的两个熊朋友意外被一台“缩小机”缩成了微观尺寸。对此一无所知的强爸在伤心之余离开了狗熊岭，并无意间带走了那台“缩小机”。于是，光头强和两熊不得不踏上了一场在微观世界中追赶强爸和机器的冒险旅程。

而在这个旅程中，他们遇到了一个神秘的国外女记者。这名女子在大马哈鱼栖息的河流附近频繁出现，行踪诡秘，似乎与一系列不可思议的事件有着千丝万缕的联系……

此次电影的导演是林汇达和丁亮，编剧工作由万秦和徐芸共同承担。配音演员方面，张伟、张秉君和谭笑分别为电影中的主要角色献声。