毛毛是个总被同学嘲笑“爱做白日梦”的小学五年级生。某个暴雨夜，他在废弃天文台发现了一团会发光的毛球生物——它不会说话，但能通过变换颜色表达情绪，最爱偷吃橡皮擦。当毛毛偷偷把毛球带回家时，他不知道这个被取名“小绒”的外星生物，正被神秘黑衣人追踪。与此同时，班上转学生小茜意外撞破秘密，这个总考第一名的女孩竟主动提出帮忙。三人为保护小绒，在校园布置陷阱时，却发现黑衣人真实身份是未来科学家，而小绒体内藏着能拯救两个星球的能源核心。最终孩子们用真诚打动科学家，共同设计出能量分离装置，既让小绒平安回家，也为地球留下了清洁能源技术。