神奇阿呦第二部全集故事讲述的是在神奇阿呦第一季最后一集中阿呦为了给小米去掉颜料，前往别的星球，机器流星人利用阿呦的善心逃脱，却引来了一个真正的流星人阿巴。阿呦把流星人阿巴带回小米家，但小米嫌它吵，阿巴就跑出去了。阿巴觉得实现别人的愿望很难，很伤心，想要回宇宙。
很久以前，智慧老人用神奇的科技手段创造出一对机器人——海尔兄弟，甚至不惜牺牲自己的生命以赋予这对兄弟灵性。为解决人类面临的灾难，拯救地球，揭开无尽的自然之谜，海尔兄弟与他们的朋友从太平洋出发，踏上环游世界的征程。从太平洋到北极，穿越五大洲，终于通过古代丝绸之路来到中国，一路上，海尔兄弟曾用热气球帮助火山岛居民脱险，在穿越大洋时战胜过疯狂生长的马尾藻，打败了飞蟒与海盗，拯救过土著小孩，经历过红海、死海的考验，也遭遇过喀斯特地形的作怪。终于，海尔兄弟来到中国，开始了他们梦寐以求的对中华文明的探索。
阳光明媚的日子里，青青大草原迎来的不同寻常的快乐节日——每40年举行一次的羊羊运动会。为了办好运动会，羊村的伙伴们齐心协力做好准备工作，连肆虐的龙卷风也被关了起来，老迈的村长大人更是为了成为火炬手不遗余力。不久，分布世界四面八方的羊族同胞纷纷来到青青大草原，有盘羊、机械 羊、黑山羊、山羊、绵羊、藏羚羊等，他们组成各个不同的代表队参赛，目标只有一个，那就是通过层层遴选成为德高望重的羊族族长。在接下来的日子里，羊羊们展开连番激烈而有趣的体育较量。 另一方面，灰太狼夫妇发现这是一个抓羊的天赐良机，于是也混入其中，伺机行动……
