一颗小行星即将撞向地球，全息投影的智慧老人紧急将培养罩中的小海和小尔唤醒。接到保卫地球的任务，勇敢的海尔兄弟驾驶雷欧号宇宙飞船，准备前往未知的太空世界，此时出发舱口却被藤蔓缠住，他们能顺利化解危机吗？
海尔兄弟正驶向小行星，却出现了一位名叫“萌萌”的不速之客，原来她是智慧老人为海尔兄弟创造的纳米机器人妹妹。与此同时，小海想到了避免小行星撞向地球的方法——改变小行星的运行轨道。看到小海和小尔已经具备了宇宙冒险的智慧和勇气，智慧老人便留下了一串智慧的足迹，指引着大家在宇宙中探险。
沿着智慧的足迹，海尔兄弟和萌萌来到了一颗漆黑的星球，原来这颗被称为“电力之星”的星球的电力系统发生了故障，星球上人的生活全部陷入了困境。乐于助人的海尔兄弟帮助电力之星人修复了电力系统，让星球重新迎来光明。
电力之星刚刚恢复光明，却被电力星的国王切断了电闸。国王大声呵斥道：不是因为机械故障才停止供电，而是因为燃料石濒临枯竭，人工开采非常困难，没有燃料可供发电。机智的海尔兄弟利用遥控开采器深入岩洞，并找到了矿脉所在，终于发现了大量的颜料石。
电力之星恢复了电力供应，海尔兄弟和萌萌在海边休闲，可国王还在担忧资源总有枯竭的时候。海尔兄弟灵感闪现，想到了利用海水运动的力量带动发电设备运转。国王又提出了新的问题——在海水中架设发电设备，如何保护海洋生物呢？
电力之星在恢复电力供应和解决能源问题之后，星球上的温度也大大上升，严重地影响生物的正常生活。智慧老人的全息投影再次出现，提醒大家要学会正确地使用能源，避免过犹不及。海尔兄弟与众人一起，将大型电灯换成小型节能灯，将巨型人造太阳换成小型人造太阳，使得星球恢复了宜人的温度。
海尔兄弟与萌萌循着智慧的足迹，到达被冰雪覆盖的弗瑞兹星。这颗星球正遭遇外来物种火蜂的攻击，冰雪开始融化，居民苦不堪言，海尔兄弟利用树叶燃烧的浓烟赶跑了火蜂，也赢得了弗瑞兹星人牛奶、苏打蓝和皮蛋的感谢。
海尔兄弟与弗瑞兹星人召开会议，商讨彻底解决火蜂问题的办法。面对各种不同的意见，海尔兄弟冷静思考，利用机械蜜蜂和隐身头蓬接近火蜂，调查火蜂的生态情况。原来，火蜂是被陨石带到了弗瑞兹星并就地筑巢。正当众人觉得火蜂其实有点可怜的时候，巧克仔却发起了自作聪明的偷袭，引得火蜂倾巢出动……
大家望着火蜂的蜂巢，激烈地讨论解决之道，巧克仔和皮蛋主张用暴力方式彻底消灭火蜂，海尔兄弟和其他人则并不赞同。争吵中，大家不小心落入了冰洞，遇到了多年前曾掌管星球的长老，长老告诉大家是由于火山爆发，弗瑞兹星才从生机勃勃的星球变为荒凉的冰雪星球。
暴风雪袭来，大家躲到了山体之间。火蜂的蜂巢被暴风雪吹倒，火蜂也由此丧命。面对此情此景，牛奶感慨大自然的力量和生命的可贵，众人陷入了深思。智慧老人的全息投影现身，勉励大家要珍惜可贵的生命，引导大家继续前往宇宙探险。牛奶和苏打蓝从此也加入了海尔兄弟和萌萌的太空之旅。
