在从未有过猫和狗的时光王国里，一只小红狗和一只小白猫突然出现。它们被好奇的人群追进时光博物馆，意外碰碎了最后一瓶传说中的 "咕噜咕噜水"。舔舐神水后，它们获得了神奇力量 —— 能说人话、跑得比闪电还快，时光狗挠挠狗毛就能变出小狗，时光猫吹吹胡子就能变出小猫。
为了不被抓去当展品，它们跳下悬崖逃入山谷，与博物馆工作人员不打不相识，最终决定留在时光王国。它们在雪山脚下、溪流之畔建起了一座热闹非凡的 "时光宠物园"，迎来送往无数大小朋友。
然而平静的日子并不长久：变出来的小猫小狗离奇消失，神秘力量逐渐衰弱；小猫咪落水，背后竟是雪山飞来的老鹰；小丛溪的鱼接连失踪，又引出一只凶猛的鳄鱼宝宝；雪山深处的大坑里，竟藏着无数颗来历不明的蛋…… 时光猫和时光狗带领猫猫小队、狗狗巡逻队，联手时光鹰、微笑鳄鱼宝宝、无敌黑金刚鱼等伙伴，一路闯关冒险，守护着时光王国的温暖与快乐。
故事结尾，天空突然裂开一道黑洞，一个长着人脑袋、拖着三条尾巴的怪物降临时光广场 —— 穿拖鞋的小胖子抡起拖鞋砸向怪物，新的英雄故事就此开启……