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《喜羊羊与灰太狼之竞技大联盟》是《喜羊羊与灰太狼》系列的第6部作品。 高手云集、精彩纷呈的羊羊运动会，曾给所有的菜塞者留下难以忘怀的美好记忆。当然，对于那些不幸落败的羊族高手来说，当然心中埋藏着诸多不平。他们摩拳擦掌，蓄势待发，可是羊羊运动会要40年才举办一次，下一届遥遥无期。为此，羊族同胞们商议举办名为“竞技大联盟”的新运动会，加上穷极无聊的族长的助推，以及灰太狼从中捣鬼，别开生面而又妙趣横生的竞技大联盟顺利召开。羚羊、藏羚羊、西域刀羊、机械羊等各大代表队纷纷云集青青草原，灰太狼也磨刀霍霍，打算趁乱从中渔利。 久违的运动会隆重召开，羊羊们将度过一个难忘的夏天……
小羊们在分蛋糕、可是羊羊们都不会。他们找村长来分，但也不行、喜羊羊说可以去找族长。族长在家里一直想再次成为“英明的族长”喜羊羊们来到了族长家、却一直没有动静、小羊们刚要返回去。族长突然开门，他一下子把蛋糕切成了六块。族长以为他们又有难题、喜羊羊建议族长去草原发挥它的英明，但他反而一直给动物添麻烦。狼堡里，灰太狼用他的“陷阱武器”抓小羊，灰太狼办成灰羊羊来到羊村。说要举行跑步比赛，族长突然跑来当评委、灰太狼它使用各种陷阱，却每一次都因为族长而失败。最后灰太狼当然会失败咯。
族长来信说将会举行美食大会、但在路上，有块大石头挡住了去路，其实是灰太狼的陷阱，但遇到了盘羊。他们一下子把大石头扔了过去。村长问他们要去哪里，盘羊拿出邀请函、原来他们也要参加美食大会，小羊们来到了河边。羚羊公主和羚羊王子又突然出现、机械羊也突然出现，但不知道怎么回事水冲过来，把机械羊给故障了。又突然、冒出了像狼一样的东西。但又冒出了是奔羊羊和忽悠老羊、后来，羊羊们发现那两只狼是西域刀羊和小刀羊。最后，每一组的羊都来到了美食大会、大家也非常的馋，而这时、黑山羊队突然来到，灰太狼又突然来到、喜羊羊抓起慢羊羊就跑。而这时，一阵黑影在后面。喜羊羊以为是灰太狼、但他追上的时候竟然是奔羊羊，他们两人齐心合力，打败了灰太狼。
红太狼需要减肥，要用灰太狼的呼啦圈、结果被灰太狼所发明的抓羊武器——抓羊呼啦圈给卡住。羊村举行了呼啦圈比赛、灰太狼第一个选美羊羊，但美羊羊才转了21圈、灰太狼非常的失望。懒羊羊才转了两圈就放弃了，但喜羊羊拿来了雪糕，说他只要转够十圈就送给他。果然，懒羊羊转够了十圈。族长想拿金牌。却不知道怎么回事没有了，原来金牌就在灰太狼手里、只是做成了奖杯。下一场比赛开始了，灰太狼利用奖杯做成了金杯雪糕。所有的羊都累晕了，只剩下懒羊羊，懒羊羊最后转够了99圈、但灰太狼拿走了金杯雪糕。喜羊羊拦截了他、却被呼啦圈绑住.......
羊羊们以为要举行跨栏比赛、这时，村长说过几天举行的是骑木马滑草跨栏比赛。奔羊羊突然跑过来嘲笑喜羊羊、在练习的时候，路上有一堆蚂蚁、喜羊羊毫无犹豫的越过了他们。可是奔羊羊早就非常努力的训练了。突然间，灰太狼来了、喜羊羊打算自己去引诱灰太狼、结果撞到了大树。而奔羊羊突然来营救。他打算自己训练、却又结果撞到了大树，喜羊羊遇到了朋友们，而且慢羊羊还给喜羊羊一个最新型的木马。而喜羊羊早就走了、突然。他一粗心又撞到了大树。喜羊羊他每天都在训练。木马大赛开始了，喜羊羊马上追上了奔羊羊、半路却遇到灰太狼的陷阱、奔羊羊和喜羊羊跳了过去。灰太狼决定用自己的木马抓住小羊，喜羊羊想到了办法、到悬崖后。他们双方分开，打败了灰太狼。最后，喜羊羊与奔羊羊得到了双冠军。
羊族将要举行一次沙漠行舟比赛，村长设计了参赛工具“沙舟一号”，还需要选出一只羊去参赛，这时暖羊羊看到焦太郎漂浮在水中，急忙乘坐沙舟一号前去搭救，结果发现蕉太郎在捡香蕉，于是暖羊羊就这样被选为参赛选手了。
经过特训，暖羊羊已经克服了晕沙症，沙漠行舟的比赛即将开始。第一阶段比赛沙漠之舟的造型，小刀羊斩获桂冠。第二阶段比赛穿越沙漠之旅，起初暖羊羊遥遥领先，结果被机械羊后来者居上。
懒羊羊做恶梦被惊醒，这时喜羊羊来告诉他有新的比赛了，是花式跳伞，懒羊羊反抗无效，被迫参加。训练中懒羊羊被吓晕了，美羊羊很担心他还能否参加这场比赛，为了帮助懒羊羊克服恐怖，大家决定对他进行特训。
懒羊羊醒后发现村长跟喜羊羊等被灰太狼抓走了，懒羊羊驾驶飞船回羊族搬救兵，结果被灰太狼半路拦截。灰太狼跌入船舱内，大家趁机鼓励懒羊羊克服心理恐惧，于是他成功跳到灰太狼的飞船上解救了大家。
喜羊羊跟沸羊羊参加橄榄球大赛，对战黑山羊队。黑山羊队出损招，导致沸羊羊脚受伤不能参加比赛，只能选出一名替补代替沸羊羊上场。村长看大家都没什么积极性，决定自己上，这时大家急忙拉住村长，说他们都愿意当替补。
美羊羊跟懒羊羊没有接受过多少训练，为了不让他们受伤，村长选择了弃权。喜羊羊、暖羊羊、沸羊羊康复后开始训练，灰太狼突然出现，小羊们急忙逃走。美羊羊、懒羊羊被灰太狼逼至绝境，幸好暖羊羊及时出现解救了他俩。
慢羊羊村长在抢肚兜比赛中失败，冠军西域刀羊拍照时让慢羊羊村长帮忙拿了一下奖杯，喜羊羊他们看照片以为是村长夺冠，暖羊羊提议再举办一次抢肚兜比赛。慢羊羊不想出丑，于是给族长送礼物，想让他取消抢肚兜比赛。
在吹泡泡比赛中，小羊队的泡泡可以载羊升天，暖羊羊用泡泡把族长送了上天，谁料泡泡破裂族长摔了下来，结果小羊队在初赛中获得零分。暖羊羊帮生病的美羊羊洗围巾，美羊羊为了表示感谢，就吹泡泡给暖羊羊看。
在捏橡皮泥大赛中，沸羊羊给羚羊队看自己的参赛作品，结果被嘲笑，沸羊羊心情低落离去，美羊羊要求看羚羊队的作品，结果相比之下沸羊羊的作品确实是差了点，这时大家发现灰太狼来了，四处逃散，其实那是喜羊羊的作品。
羚羊王子在空中画了一只冰激凌，赢得好评，小羊队派小灰羊出场，靠一幅村长的自画像也赢得好评，这时灰太狼出现，小灰羊上前就喊爸爸。大家得知小灰羊是灰太狼的孩子，都对他退避三舍。
沸羊羊在一脸迷茫的状态下被选中，去参加送豆腐比赛。比赛很简单，第一个把豆腐送到族长家的就算胜利。沸羊羊顺利到达族长家，族长打开木桶后发现豆腐已经碎成渣了，让他重新比赛，沸羊羊一脸失落的抱着木桶离开了。
大家听到有人喊狼来了，便带着工具跑出来，在羊村门口看到了灰太狼的雕像。尊雕像是灰太狼放在这的，他想要用心理战术来对付小羊们。村长小羊们会受到影响，但是小羊们觉得雕像很好玩。
族长决定举行一场比赛，看谁能把灰太狼吓一跳，结果小羊们听到后都不感兴趣。喜羊羊去捡拐杖，遇到了族长，族长以为他是来参加比赛的，结果喜羊羊搬出了村长的理论，只有没大脑的羊，才会冒着生命危险去吓唬一只狼。
懒羊羊做梦梦见被灰太狼追赶，他便骑着独轮车疯狂逃窜，于是村长决定派懒羊羊去参加独轮车竞速比赛比赛。小羊队受到羚羊队挑衅，美羊羊让懒羊羊露一手给他们瞧，结果懒羊羊一踩上独轮车就摔了一跤，引得羚羊队笑声一片。
小羊们都昏昏欲睡，对于族长的指挥没人理会，族长一气之下决定举行攀山比赛，谁最快到达山顶摘到雪莲花谁就是冠军。虽然刚开始没人感兴趣，但族长用一箱糖果作为奖励，调动起了大家的积极性。
小羊们进行追星星大赛，沸羊羊一不小心被羚羊队撞的跌落下来。灰太狼跟红太狼在锻炼身体，灰太狼说对着流星许愿会很灵验，红太狼不相信，灰太狼就许下了他想要肥羊的愿望，结果沸羊羊从天而降。
