《姆明山谷》第三季将心爱的姆明和朋友们带回到我们的屏幕上，带来更多的乐趣和冒险！当姆明一家从第二季的小岛上回来时，他们发现他们心爱的姆明谷陷入了混乱，社区分裂。只有姆明一族另类的生活方式和珍贵的接纳与善良的价值观才能将和谐带回山谷。山谷中许多奇怪的居民给姆明一族带来的每一个离奇问题，总是充满好奇、热情和幽默。

向日葵幼稚园带着所有的幼稚园小朋友到新开幕的奇异乐园玩，只是小新居然在后来没跟着大家走，独自走进了尚未对外开张的马戏团，在这里遇到了童话故事中的木偶多佩玛，邪恶的同性恋双魔，还有他的手下。坏人们为了争取超级无敌厉害的扑克牌，展开了一场现实与魔幻世界的追逐，最后连小新的爸爸妈妈都被同性恋双魔的手下抓走了，为了救回爸爸妈妈，小新只有勇敢的再回到奇异乐园…..

因为一块布丁，野原新之助和妹妹向日葵激烈争吵，身为哥哥他自然受到爸爸广志和妈妈美伢的训斥。小新恼羞成怒，扬言“不要当哥哥！不要妹妹了！”就在此刻，一胖一瘦两个绿衣人出现，声称愿意将小葵收养，以向日葵公主的身份展开新的生活。一道刺眼强光过后，签订了协议的野原一家被吸入UFO，开始了吉凶未卜的宇宙旅行。从向日葵星国王口中得知，当前这颗星球和地球正面临前所未有的危机，一旦二者间的平衡受到破坏，两颗星球都将迎来毁灭的厄运。而向日葵，正是防止危机的关键……