《新大头儿子小头爸爸》是一部充满温馨、正能量的动画。其以创新的角度演绎，小孩的世界不只是充满幼稚，他们是具有智慧的新一代，动画片也应该顺应时代发展，跟上孩子与父母的审美观，重新定位动画片的新含义。

大头儿子、小头爸爸，围裙妈妈这样一个三口之家中发生的诸多微小而有趣的故事。他们是中国现代家庭教育典型的缩影。这是一个普通而又平凡的家庭，但它所具有的特质是任何一个家庭都不具备的，因为它是由强烈的现实性

大头儿子和小头爸爸在体验“祖传反派”王博士发明的新产品“迷你乐园”时，被意外弹出，以迷你状态回归现实世界！父子俩在野外“遭遇”一群神奇“伙伴”，惊险、躲藏、追逐、救援……好伙伴不打不相识，闪电司令部就此集结，为对抗共同敌人开启了一场惊险刺激的大冒险！他们会遇到怎样的危机？这背后又隐藏着怎样的大阴谋？他们能否成功战胜邪恶？这场奇幻冒险之旅，又是否会改变大头儿子和小头爸爸的关系？

拥有航天梦想的大头儿子，通过一次偶然的机会与一位特别的“外星朋友”相识。大头儿子与棉花糖妹妹组队参与小小航天员计划，共同挑战四个关卡的航天任务，他们能否在比赛中获胜？“外星朋友”在关键时刻究竟是如何让落后的大头儿子队伍重拾信心？担任领航员的小头爸爸又将如何鼓励大头儿子与朋友们共同完成艰巨任务？而始终未被公开的“外星朋友”，到底来自何方？

为满足大头儿子的愿望，小头爸爸编写的人工AI程序产生了bug，儿子被程序中的“完美爸爸”绑架到了虚拟世界，最终父子二人携手一起打败了AI爸爸，回到了现实世界中来……

故事讲述了大头儿子、小头爸爸、围裙妈妈这样一个三口之家中发生的诸多微小而有趣的故事。

大头儿子尽管聪明懂事，却到底只是个孩子，无法克制内心里爱玩的冲动，耽误了学业，将这一切看在眼里的围裙妈妈十分焦急，不知该如何是好。某日，小头爸爸在偶然之中遇见了一位名叫王博士的神秘人物，王博士发起了名为“一日成才”的行动，声称能在极短的时间内制造天才。望子成龙的围裙妈妈决定将大头儿子送到王博士处进行“改造”，而事情的结果也令她感到十分满意，然而，随着时间的推移，大头儿子身上开始慢慢浮现种种弊端，与此同时，王博士一手策划的阴谋亦渐渐浮出了水面。

大头儿子的爷爷——老头爷爷是个老北京人，做得一手传统京味菜，把大头吃得赞不绝口。大头在幼儿园一番宣传，说自己每天的晚餐如何如何丰富，说得小朋友们馋涎欲滴。超市老板的儿子胖嘟嘟当晚被邀请到大头家，品尝了爷爷做的面条，差点儿连舌头都吞了下去。但是胖嘟嘟的爸爸妈妈却在烦恼。小区旁边新建了一座大超市，物品全，价格低，而且离小区非常近，把胖嘟嘟家的小区超市挤得够呛，简直是门可罗雀。两口子烦心不已。

在一座普普通通的小屋里，住着大头儿子、小头爸爸和围裙妈妈。在他们普普通通的生活中，总是响起满欢乐的笑声。那是因为他们每个人都拥有一颗平常、善良的心。他们总是花最多的时间相处在一起，小屋成了最温暖的家，最温暖的家又成了他们每个人的爱的源泉。大头儿子就在这样的生活里一天天长大，懂得了怎样去尊重别人，怎样去面对困难，怎样把自己的爱分送给大家。

本片讲述了大头儿子在成长的过程中，向英雄学习，幻想自己是身怀绝技的大英雄，能够帮助弱小，解决困难。大头儿子学习的英雄不是那些会特异功能的超人，而是为我们的社会进步做出杰出贡献的名人，以及日常生活中的平民英雄。在这些真英雄的激励下，大头儿子也渐渐培养出了勇敢、坚毅、正直善良的性格。