木手英一（藤田淑子 音）是一个运动神经超级不发达但头脑极为灵光的日本小学生，他的祖先奇天烈斋曾是江户时代著名的发明家，生前著有《奇天烈大百科》，里面收集了他本人各种各样神奇的发明。英一继承了祖先热衷发明的基因，他偶然找到那本著作，按照书中的说明造出了会说话的机器人可罗（小山茉美 音）。以武士自居的可罗喜欢吃可乐饼或薯饼，个性善良却爱哭鼻子。英一在可罗和小伙伴的帮助下造出各种好玩、实用的道具，给他们带来许多快乐……
大四应届毕业生安岩（王梓 配音）是一个平凡男孩，此时此刻他正为工作的事情而焦虑，当然自视甚高的他时刻不改吐槽毒舌的本性。某天，安岩乘坐公交车去位于山中度假别墅的打工，谁知途中上来三个神色诡异的男女，接着又有一个男子上车将安岩扔了下来。次日一早，安岩在家中醒来，不久便从新闻中得知他前一晚死于公交车事故的噩耗。惊愕之余，昨天那个神秘男子——馗道高手神荼（赵路 配音）。命运将安岩和神荼、张天师（彭博 配音）、王胖子（夏磊 配音）以及T.H.A协会（世界宝藏猎人协会）搅在了一起。他也将踏上一个闻所未闻的神秘旅程……
《新大头儿子和小头爸 爸》在美术设计、情节把控、视觉效 果、语言节奏等方面均比老版有了全 新的提升，并邀请央视著名主持人董 浩、鞠萍、刘纯燕加盟配音，月亮姐 姐演唱主题歌。在主题诠释方面，新 版不仅延续了老版对亲情观和父子情 的体现，更进一步强化了“绿色、健 康、轻松的动画片”和“陪伴型共同成 长”的理念，向社会、家庭传达了热爱 生活、家庭和谐的强大正能量。
马天与邪恶李博士合作，企图发明可怕传染病毒和疫苗来大赚黑心钱，未料在一次运输意外中将未成熟的病毒扩散在城市里，此阶段的病毒会选择有犯罪基因的人做为宿主，并变异人类基因成为暴恶兽人-欧克瑟。另一方面，科学家柯国龙利用大自然的四元素（火、水、气、土）能量，发明了四套超级铠甲（火焰铠甲拿瓦、海啸铠甲茨纳米、旋风铠甲驭拏多、晶钢铠甲酷雷伏），只有自然的四元素能量能消灭反自然病毒的黒能量。随着对欲望的走火入魔以及对暴恶兽人欧克瑟研究的进展，马天有了建立欧克瑟世界的疯狂念头；所幸，以端木燕为首的一群热血青年开始介入欧克瑟案件，成功阻止马天的计划。端木燕、马阔海、萧风、柯胜、马灵灵等青年一方面以科学推理的侦探精神协助警方将欧克瑟案件侦破，另一方面即利用超级铠甲的自然能量给予违反自然的可怕欧克瑟迎头痛击。
