小新今年5岁了，不要以为他是那种懵懂无知的小孩，他其实人小鬼大，喜欢漂亮的姐姐，收养了一条棉花糖一样的流浪狗——小白，还经常讲些无厘头的黄色笑话。小新的妈妈美伢是一个全职主妇，粗心而又有点神经质的她经常被小新捉弄得七窍生烟，爸爸野原亦经常被这两母子搞得晕头转向。 《蜡笔小新》的作者以一个5岁小童的眼光，40岁的成年人的心态去观察这个大千世界，看到了许多光怪陆离的景象，小新一家的幽默故事亦由此产生。
千叶县立总北高中的新生小野田坂道（山下大辉 配音）是一个地地道道的动漫宅男，他身形瘦小，貌不惊人，动漫元素占据了他的脑瓜。无奈初中时代没遇到任何同好，好不容易升上高中，却发现梦寐以求的动画研究部因人数太少而废部。这个与周遭格格不入最喜欢蹬着自行车前往45公里外的宅男圣地秋叶原购买新出的游戏和手办，在人烟稀少的坡道上哼唱动漫主题歌是他无比惬意的时刻。偶然机缘，他结识了为打败宿敌御堂筋翔而艰苦训练的自行车竞技选手兼同级生今泉俊辅（鸟海浩辅 饰），其骑着淑女车轻松爬坡的样子令后者大为震惊。看似没有任何优点的小野田，以此为契机加入了高手云集的自行车竞技部，全新的青春之门为他打开…… 本片根据渡边航的同名原作改编。
故事以史上首个自律人型AI「Vivy」为主角，是以「歌声带给众人幸福」为使命的「歌姬」。某日自称来自100年后的AI「松本（マツモト）」突然出现，并表示自己将与Vivy共同修正历史、避免100年后人类与AI发生战争，使Vivy踏上破坏AI的旅途。
