在《喜羊羊与灰太狼之羊羊小侦探》中，青青草原突发离奇事件：羊村实验室的神秘仪器被盗，森林接连出现异常现象。喜羊羊与伙伴们成立侦探小队，运用科学知识和逻辑推理展开调查。灰太狼阴差阳错卷入案件，被迫与羊羊们临时合作。随着调查深入，他们发现所有线索都指向一个被遗忘的古老传说。在破解密码、分析物证的过程中，小侦探们既要应对幕后黑手的陷阱，又要提防灰太狼突然反水。最终通过团队协作解开谜团，揭露了企图利用科技扰乱草原和平的真凶。全剧在保留经典狼羊对抗元素的同时，融入侦探推理剧情，每集通过案件传递生活常识与科学原理。