
《羊羊小侦探》罕见地以悬疑推理为题材,让狼羊化身侦探在剧中继续斗智斗勇。该剧的创作团队提到:“这是喜羊羊系列一个全新的尝试,通过紧张刺激的案件带入实用的生活小常识,让观众在破案过程中思考,又能从剧情进展中获得欢乐。"这部剧集推理、解谜、悬疑于一身,奇妙的科学知识,神奇的自然现象,丰富的生活常识层出不穷,悬疑与爆笑轮番轰炸

大侦探牧牧要来青青草原,羊村举办欢迎会来迎接他,但是在会上突然发生爆炸事件。喜羊羊决定当牧牧的助手,帮它一起破案。最后,喜羊羊发现原来是酸奶放在阳光下,乳酸菌发酵才引起的酸奶盒爆炸。

灰太狼想用裁决手环抓住懒羊羊,结果反被手环惩罚。喜羊羊当上小侦探,希望帮助大家,结果大家是让他帮忙干体力活。灰太狼有手环可以随意进出羊村,它看到懒羊羊偷吃蛋糕,立马用手环抓住懒羊羊,结果是反被手环惩罚。

森林遭到破坏,村长让喜羊羊找出破坏环境的真凶。喜羊羊发现原来的狼堡变成了五星办事处。它们想去狼堡调查真凶,结果发现他们没有办法进去。喜羊羊想尽办法终于进去,原来是灰太狼破坏了环境。

大家都来找喜羊羊破案,喜羊羊快忙不过来,这时灰太狼赶来帮忙,大家发现灰太狼破案很厉害,都找灰太狼帮忙。灰太狼告诉喜羊羊他为了破案,制造出机器人灰太狼,这下大家都分不清谁是真正的灰太狼。喜羊羊想尽办法终于分清谁是真正的灰太狼。

黄鼠狼总是乱涂乱画,喜羊羊请灰太狼帮忙抓住黄鼠狼。本以为已经把黄鼠狼抓住了,但是还是被他逃脱了。最后,喜羊羊和灰太狼合作终于把双胞胎黄鼠狼抓住了。

美羊羊在研究各种菜谱,准备参加美食大赛。美食大赛现场美羊羊和料理鼠的菜一模一样,裁判决定第二天再比赛一场。美羊羊花尽心思准备比赛,而料理鼠却偷了美羊羊的食谱。喜羊羊想尽办法终于找出来料理鼠偷看的证据。

喜羊羊与沸羊羊采摘红红果,为美食庆典做蛋糕。蛋糕做成后,懒羊羊负责看守,结果第二天蛋糕就没有了。灰太狼抓走了懒羊羊,喜羊羊找到了新线索证明是灰太狼偷走了红红果蛋糕。

灰太狼弄坏了红太狼的皇冠,担心受责的他欺骗说家里来了小偷,皇冠被偷。红太狼责令灰太狼找回皇冠,后者却一直敷衍。红太狼从电视学习了推理,决定自己找回皇冠。但是灰太狼趁机抓住喜羊羊令他拍摄不了关于推理的节目,红太狼能否靠线索找出谁是偷皇冠的小偷吗?

森林遭到砍伐,村长慢羊羊和刀羊成了通缉犯。村长和刀羊组成“最强组合”想要调查真相,喜羊羊也希望帮助他们洗清嫌疑

小灰灰想当小侦探,灰太狼担心其危险,带着小灰灰去钓鱼,但不管到哪里,总能在附近碰到正在查案的喜羊羊。灰太狼决定在喜羊羊之前把案破掉,于是偷偷跟踪起喜羊羊。

灰太狼诬陷喜羊羊等伤害小蛇,二话不说将他们抓走。村长判断喜羊羊救的是蛇皮,美羊羊决定要找到蛇皮的主人,证明喜羊羊等人的清白。而怕蛇的美羊羊一见到蛇的图片或者带电线的插头就害怕,她能否克服害怕蛇不再杯弓蛇影吗?

牧牧搬到灰太狼家,灰太狼一心想着捉羊,所以得事先支开牧牧。灰太狼假造犯罪现场,让牧牧去查案,自己偷偷捉羊。但是牧牧调查时遭遇雪崩,过意不去的灰太狼决定去搜救牧牧。

沸羊羊替暖羊羊求得扁嘴伦的签名,但是扁嘴伦用的是墨鱼汁签字,很快纸上的签名不见了,沸羊羊很伤心。喜羊羊不知道情况,决定查查这消失的签名。

黑衣大盗先后偷走了红太狼和灰太狼的甜蜜果果汁,喜羊羊调查发现猪老板专门售卖甜蜜果果汁。另一边,灰太狼和红太狼为了挣到买果汁的钱,拼命打工。喜羊羊调查发现甜蜜果树每次只结一次果,只能做一瓶果汁,这个猪老板有很大嫌疑

袋鼠拳王每次比赛都要带着幸运拳套。这次比赛,沸羊羊去找拳王签名,结果被误认为他偷了袋鼠拳王的拳套。喜羊羊带着沸羊羊去寻找真相,原来是袋鼠拳王练习时,被荆棘勾住拳套,而拳套是毛线织的,结果拳套就全部散开了。

牧牧大侦探指出是大犀牛偷吃了手抓饼,因为他的鼻子很灵敏,能闻出吃的东西。黄鼠狼发生失踪案,牧牧要喜羊羊去破案。牧牧在追踪发出臭味的东西,把鼻子碰坏了,现在闻不到东西。最后,牧牧因为闻不到味道,成功抓住了小黄鼠狼。

喜羊羊被误认为偷吃了懒羊羊的香蕉被灰太狼带走了。懒羊羊发誓要帮喜羊羊证明清白,懒羊羊做了一个很漂亮的蛋糕,想勾引食物小偷。结果发现原来是自己睡着了,半夜起来偷吃了香蕉。

羊羊和灰太狼帮牧牧摘果子,到了晚上,牧牧发现灰太狼晕倒在房间里。灰太狼说了句“杨”,牧牧以为是喜羊羊他们打了灰太狼。喜羊羊到案发现场分析情况,发现是灰太狼吃了酸杨梅,想喝水却踢到了脚,结果痛的跳上天花板并撞上晕倒了。

大家都有奖牌,就沸羊羊没有,他决定要保护好喜羊羊,这样才能获得奖牌。沸羊羊想尽办法保护喜羊羊却总是被误会。这次喜羊羊被犀牛抓走了,被绑在定时炸弹上,沸羊羊赶紧去救他。

牧牧请大家吃冰淇淋蛋糕,结果被灰太狼一口气吃掉却病倒了,牧牧把自己抓起来,并想让出大侦探的位子。喜羊羊觉得没有这么简单,决定要找出真相。原来牧牧用干冰给蛋糕保鲜,灰太狼吸入大量二氧化碳才晕倒的。