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

繁华到都市一隅，居住着一户普通三口之家。大头儿子（刘纯燕 配音）、小头爸爸（董浩 配音）和围裙妈妈（鞠萍 配音）。大头儿子天真烂漫，调皮可爱，正上幼儿园的他时刻希望像宇航员那样一飞冲天，遨游宇宙。不过他的梦想却不被父母所理解，爸爸满嘴敷衍，让他去太空打怪兽。妈妈则奇怪他为什么想跑那么远，是不是不喜欢妈妈做的饭。大头儿子暗暗定下秘密计划，一定要成为出色的宇航员。当然爸爸妈妈也有各自的秘密。身为工程师的小头爸爸正和网友筹钱，准备为山区的孩子修建一座桥。围裙妈妈看似忙于家务，却也有着所谓的“彩虹计划”。                                                                      　　有爱的一家人，各自并且共同朝着心中的梦想而努力…

猴年春节前夕，小头爸爸忙绿工作忽视了对大头儿子的关心，又加上一次失误让大头儿子失去了心爱的礼物。父子二人因此产生隔阂，小头爸爸苦思冥想，决定扮演儿子心爱的机器人，迂回和解父子关系。在机器人的外壳下，小头爸爸仿佛激发了自己的超能量，做到了一些自己往日不曾做到的事情，俨然成了孩子们心中英雄。在两个人不断磨合的情况下，大头儿子越来越依恋“机器人”，大头儿子也因为机器人，体会到了小头爸爸对他的呵护。                                                                      　　一次意外事件，让大头儿子偶然发现小头爸爸很久之前画的一份设计稿。这是小头爸爸呕心沥血之作，当年却因为大头的出生，而错过了设计大赛。大头儿子和机器人帮助小头爸爸圆了曾经的梦想，夺得了设计大奖。机器人露出本来面目，父子之间的隔阂烟消云散。猴年新春到了，在一片喜庆的爆竹声中，大头儿子和小头爸爸，一起笑语欢歌，享受着一年来最幸福的一刻