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两位超自然现象调查员高大伟和龚佳佳，因一则离奇视频前往四川荥经调查。视频中，一只名叫“貊貊”（源自《山海经》中对大熊猫的古称，也是当地对大熊猫的爱称）的大熊猫不仅会说话，还会挥手、甚至“炸湖”。调查员们在荥经的龙苍沟森林和街巷中，遭遇了一系列看似荒诞却又鲜活生动的“四川神人”和超自然事件，譬如：“变异熊猫人”、自称能承受十亿伏特雷电的企业家、伪造被熊猫绑架以逃避家庭责任的丈夫、能与动物对话的护林员、“烂柯人”……而这些奇遇，都与那只会说话的“貊貊”有着千丝万缕的联系。
四川荥经县发生了一起超自然事件，一只会说话的大熊猫炸毁了一座野湖堤口。超自然现象调查组成员高大伟、龚佳佳在求助人韦一的带领下前往事发地进行调查。
高大伟、龚佳佳在护林员李宝婉的帮助下进行调查，他们发现了一只会说话的熊猫，但随后熊猫神秘消失。高大伟和龚佳佳怀疑熊猫的真实性，最终发现是当地村民王老六为了宣传自家农家乐而制造的骗局。王老六坚称会说话的熊猫是真的，随即调出了自家监控视频，众人看见一只熊猫在监控里凭空消失了。
高大伟和龚佳佳怀疑王老六农家乐的工作人员小唐与该事件有关，通过采访得知小唐曾是剧组美术，并制作过熊猫服。小唐否认自己穿熊猫服炸湖，却透露知道熊猫身份。
小唐自称是基因超前进化的变异熊猫人，从小就爱吃生竹笋，自己与会说话的熊猫是同类，高大伟、龚佳佳带其就医后发现，小唐实际是异食癖患者。而医生介绍了另一个有可能和貊貊有关的重要人物——雷刚。
龚佳佳和高大伟找到擅长魔术的雷刚，他却不配合两人的工作。俩人偷偷尾随，却发现雷刚的秘密。
原来雷刚曾被雷电击中过七次，从而拥有了放电能力，他向调查组展示了自己的特异功能。同时，雷刚提供了关于貊貊的新线索：同学桑德拉的家人曾被一只会说话的熊猫绑架过。
桑德拉的丈夫小萨声称自己被一只会说话的熊猫绑架了三天三夜，并透露熊猫绑架他索要赎金是为了购买硝酸甘油，而硝酸甘油正是制造炸药的重要原料之一。
经过一番调查，龚佳佳和高大伟发现小萨是在撒谎，消失的三天三夜里他其实是在网吧玩游戏，不敢说出实情的他编造了被绑架的谎言。但他也为调查组提供了一条新线索。
根据小萨提供的线索，龚佳佳和高大伟前往村里找到了马大爷，他声称自己遇到了“熊猫神”。“熊猫神”告诉马大爷他家的苞谷地将发生火灾，马大爷在其指引下割除了邻居陆大爷的苞谷地。但陆大爷对此十分不满，双方各执一词，甚至大打出手。夜幕降临，苞谷地突然起火，但之前马大爷割出的防火圈成功阻挡了火势，村民们对此议论纷纷，马大爷更是对“熊猫神”深信不疑。
调查组在苞米地火灾现场发现了被烧变形的打火机，推测火灾可能是人为。他们通过打火机上的日期和英文刻字开始调查，最终在打火机摊主的帮助下，发现了购买打火机的正是马大爷的女儿马小月。与此同时，村民举报在火灾前曾看到陆大爷的儿子阿德从苞米地钻出，小月和阿德到底谁是纵火犯？
原来火灾发生当晚，马小月被人跟踪，并误以为是貊貊所为。小月和阿德躲在苞米地里商量对策时不慎点燃了苞米地。阿德设置陷阱欲捕捉貊貊，却意外捕获了尾随犯。众人发现，原来貊貊是为了保护马小月吓走了尾随犯。
随着调查走访，高大伟、龚佳佳发现貊貊为村民做过很多好事，他们推测貊貊炸湖可能是为了保护山民免受山洪灾害，实地勘测后并发现湖泊西岸确实存在决堤风险，同时，他们偶然发现护林员李宝婉似乎拥有与动物沟通的奇异能力。难道貊貊炸湖是受到了护林员李宝婉的指示？
为了验证李宝婉的能力，高大伟、龚佳佳制定计划诱捕动物，成功引出李宝婉。李宝婉坦白自己从小就能与动物沟通，但否认认识貊貊。在李宝婉家中，高龚二人发现了与马大爷家相同的熊猫神像，李宝婉透露神像烧制者是黑砂古窑的班大师。
高大伟和龚佳佳前往黑砂古窑拜访班大师，希望能破解熊猫神像的秘密。班大师否认神像有特殊寓意，其弟子却透露神像不对外售卖，并暗示班大师是“烂柯人”，四岁时曾失踪十年，又奇迹般返回，且仍是儿时模样。弟子还爆料班大师的女儿班盼妲因寻找会说话的熊猫而退学，并成为放归基地管理员。高、龚找到班盼妲求证，却遭其否认。
高大伟和龚佳佳通过采访班盼妲的朋友和同学，发现她经历了重大心理转变，可能与班大师和貊貊有关。高大伟推测班盼妲因失恋返回荥经寻找貊貊，而龚佳佳则根据照片顺序和医生诊断，认为班盼妲是因抑郁症才退学。
高大伟和龚佳佳询问班盼妲后得知，她读博时因室友熬夜猝死而患上抑郁症并退学，她透露自己在山林中打算自杀时偶遇了貊貊，貊貊给了她很大鼓励。随后班盼妲加入调查组，希望能帮助他们探寻貊貊的秘密。
高大伟与班盼妲在潜入熊猫村时，误入熊猫村结界，意外发现村后的山林中供奉着许多熊猫神像。
班大师的弟子意外落水，被班大师和村民救起。班大师恳求调查组停止调查以保护貊貊和班盼妲。高大伟也因此回忆起自己儿时曾落水遇险，被一直会说话的熊猫所救。
高大伟、龚佳佳决定暂停寻找会说话的貊貊。在准备离开时，得知求助人韦一的家人“疯博士”失踪，众人进山寻找，最终在一处废屋找到正在研究时光机的“疯博士”。“疯博士”透露时光机是从未来时空旅客手中购得，并计划利用雷暴天气为时光机充能。然而，在引雷过程中，时光机发生爆炸，但随后意外激活。高大伟的吊坠与时光机结合，使他突然穿越时空。
意外穿越的高大伟渐渐发现，原来自己就是貊貊，高大伟通过寻找貊貊的旅程，找到了内心深处的自己。
