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在海底大都市世界，有一颗能够吸收海洋污染的“海洋之星”。在一次羊狼争夺的过程中，“海洋之星”分裂成诸多碎片，散落在海里。为了收集更多碎片，掌握“海洋之星”控制权，小羊们和灰太狼斗智斗勇，在海底上演一场又一场的收集碎片竞赛。 延续第一部的奇幻旅程，嘻哈火车升级为嘻哈潜艇，小羊向海底进发！在摩登前卫的海底大都市游历！和古怪可爱的海底居民交朋友！惊险、爆笑的故事一浪接一浪！和小羊一起高高兴兴度过深海假期！
村长告诉小羊们关于黑色星星的来历，这颗黑星实际是海洋之星在天空中的投影。由于海洋之星吸收海洋污染的程度达到上限，所以造成这种现象。村长制造了嘻哈潜艇，准备带领小羊们去拯救海底世界，小羊们都很兴奋。
村长和小羊们一起跟着来到了游乐场，村长发现海洋之星吸纳的污染已达到了上限了，此时灰太狼出现抢走了海洋之星。海洋之星被毁，被海洋之星吸纳的污染开始蔓延。
村长找到可以对付污染的办法，只要找到海洋之星的碎片就可以把海洋之星复原重新吸收污染。村长和灰太狼达成协议，一起制造了羊狼魔方。
喜羊羊一行来到了海底的商业街寻找海洋之星的碎片，正巧遇到了一个正在做生意的蟹大叔，发现其中一个海洋之星的碎片就在蟹大叔那里。
村长让喜羊羊一行要赶在灰太狼之前找回散落在珊瑚礁的碎片，但是在路上遭遇了禁行，结果灰太狼也来到了这里。
羊狼魔方发出警报，慢羊羊村长发明了手印模拟装置，这样它们以后就不用时刻盯着魔方了，慢羊羊村长就独自离开了。但是慢羊羊村长并没有回到小羊们那里，小羊们都很担心。
喜羊羊一行继续寻找海洋之星的碎片，它们来到了章大厨开的餐厅，在这里它们发现了海洋之星的碎片。为了得到碎片，羊羊们努力在这里打工，售出章大厨的一万碗凉拌面。
灰太狼抢走了碎片，美羊羊奋力追赶，但还是没找回来。为了弥补错误，美羊羊又出去寻找新的碎片，却被石大叔给拿走了。
蟹大叔找人来修理店铺，却因为修理费太贵，把人给赶走了，并决定自己来修。蟹大叔无意中找到了小灰灰，它让小灰灰当它的小助手，并合力修补店铺。
沸羊羊给大家宣扬鲨鱼的厉害之处，大家都感到很害怕，但这次雷达探测到碎片就在鲨鱼活动的范围里，沸羊羊主动前往寻找，在那里它和碎碎鲨成了好朋友。
大家和暖羊羊一起收拾屋子，这时美羊羊叫暖羊羊出去办事，暖羊羊把家交给了大家，结果它们把暖羊羊最喜欢的一条领带弄脏了，灰太狼有一条一模一样的领带，大家去找灰太狼要领带，但是暖羊羊说这不是同一条领带。
黑溜溜要打工，灰太狼雇它做“演员”，而它演的是个手带，美羊羊正好要个手带，它以此来骗美羊羊。
村长告诉小羊灰太狼发现了“海洋之星”碎片的踪迹，让小羊们赶去，结果喜羊羊听错了村长说的地址，但是这个地方灰太狼来过了拿走了碎片，慢羊羊把果子都拿了回来，其中包括灰太狼放的闪电果。
灰太狼和小羊们又争夺起碎片，这颗碎片在珊瑚里，沸羊羊求助碎碎鲨，结果碎碎鲨缺颗牙，沸羊羊决定帮碎碎鲨补牙。
小羊们看到一种鱼什么都吃，想要躲开它们，结果这群鱼发现了小羊们的潜艇，要吃潜艇，于是小羊们被追赶。原来它们是食人鱼，它们看到了美羊羊跟故事上的主角长得很像，误认为美羊羊就是那个主角，于是想让美羊羊做它们的女王。
沸羊羊的零食被偷吃了，原来偷吃的是懒羊羊。大家发现了碎片的下落，大家分组寻找，但大家都不想跟懒羊羊一组，因为怕它偷吃自己的午餐。懒羊羊一人行动，结果因为偷吃遇到了黑溜溜，她帮懒羊羊一起种海草，这些海草是灰太狼要的。
小羊们和灰太狼一起帮小灰灰办生日会，灰太狼给小灰灰准备了神秘的生日礼物，结果礼盒打开是空的，灰太狼回忆了下礼物应该在蟹大叔那，灰太狼去找蟹大叔，结果蟹大叔要卖给它。灰太狼好不容易找到了礼物，但是因为一些意外灰太狼连着蟹大叔的房子都掉下了悬崖，关键时刻蟹大叔救了他。
小羊们在游乐场玩，班长回去取东西，结果遇到了小海螺，小海螺生病了，班长决定帮助小海螺，要晚一些时候回到游乐场。结果遇到了来寻找碎片的灰太狼，碎片在小海螺的身上。
美羊羊的潜艇被垃圾弄脏了发出了尖叫，喜羊羊及时赶到被吓一跳，喜羊羊收到碎片消息，先行离开了。这时有动物跑出来说见到了“海怪”，可是喜羊羊却跟“海怪”做起了朋友。
懒羊羊见到吃的，就无心打听碎片的事，它们遇到了碎碎鲨，懒羊羊说一个客人也没有，碎碎鲨说那是因为冰山每年这个时候就会出现了寒冷冰柱，所以不会有客人。
