光头强（谭笑 配音）和爸爸（孟雨田 配音）之间的关系一向不算太好，两人分居两地，很少有联系。这一天，光头强的爸爸突然来到狗熊岭探望自己的儿子，虽然爸爸对待光头强照顾的十分周到，但三观不合的两人之间还是很快就发生了冲突。 在父子两人又一次爆发激烈的争吵时，光头强和熊大（张伟 配音）、熊二（张秉君 配音）意外的被“缩小机”给变小了，并不知道事件真相的光头强爸爸以为儿子失踪了非常的伤心，遂选择了离开。他并不知道的是，自己在无意之中带走了缩小机。就这样，为了恢复原本的尺寸，光头强带着两头熊开始了寻父之旅，被缩小后的三人需要面对的，是平常万万想象不到的困难和麻烦。
詹妮弗·卡朋特 乔尔·麦克哈尔 艾克·阿玛迪 史蒂夫·布卢姆 阿特·巴特勒 达林·德·保罗 罗宾·阿特金·唐斯 格蕾·德丽斯勒 戴夫·B·米谢尔 凯文·迈克尔·理查德森 乔丹·罗德里格斯 帕特里克·赛兹 弗雷德·塔特西奥
高山南 山崎和佳奈 小山力也 山口胜平 日高范子 林原惠美 岩居由希子 高木涉 大谷育江 绪方贤一 家弓家正 一城美由希 梁田清之 茶风林 井上和彦 置鲇龙太郎 汤屋敦子 千叶一伸 中井和哉 大塚周夫 辻亲八 松本大 岸尾大辅 浦山迅 大西健晴 莲池龙三 柚木凉香 甲斐田幸 半场友惠 柳泽荣治 吉田真 赤星宪广 福士苍汰 池田秀一
詹妮弗·卡朋特 乔尔·麦克哈尔 艾克·阿玛迪 阿特·巴特勒 巴亚尔多·德·穆古拉 罗宾·阿特金·唐斯 格蕾·德丽斯勒 马修·杨·金 马修·默瑟 戴夫·B·米谢尔 保罗·纳高奇 艾米丽·奥布莱恩 乔丹·罗德里格斯 帕特里克·赛兹 弗雷德·塔特西奥 黛布拉·威尔逊 马修·里沃德 凯尔·怀亚特