因为一块布丁，野原新之助和妹妹小葵激烈争吵，身为哥哥的他自然受到爸爸广志和妈妈美冴的训斥。小新恼羞成怒，扬言“不要当哥哥！不要妹妹了！”。就在此刻，一胖一瘦两个绿衣人出现，声称愿意将小葵收养，并以向日葵公主的身份展开新的生活。一道刺眼强光过后，签订了协议的野原一家被吸入UFO，开始了吉凶未卜的宇宙旅行。从向日葵星国王口中得知，当前这颗星球和地球正面临前所未有的危机，一旦二者间的平衡受到破坏，两颗星球都将迎来毁灭的厄运。而向日葵，正是防止危机的关键。为了拯救地球和向日葵星，小新一家踏上了充满冒险的旅程，面对重重考验，他们必须团结一致，才能化解危机，重返家园。