很久以前，智慧老人用神奇的科技手段创造出一对机器人——海尔兄弟，甚至不惜牺牲自己的生命以赋予这对兄弟灵性。为解决人类面临的灾难，拯救地球，揭开无尽的自然之谜，海尔兄弟与他们的朋友从太平洋出发，踏上环游世界的征程。从太平洋到北极，穿越五大洲，终于通过古代丝绸之路来到中国，一路上，海尔兄弟曾用热气球帮助火山岛居民脱险，在穿越大洋时战胜过疯狂生长的马尾藻，打败了飞蟒与海盗，拯救过土著小孩，经历过红海、死海的考验，也遭遇过喀斯特地形的作怪。终于，海尔兄弟来到中国，开始了他们梦寐以求的对中华文明的探索。
本季延续《西行纪》前一季剧情，讲述了唐三藏与师徒四人取得奇经交予天宫的十六年后，为了心中正义，再次集结成“西行小队”，重新踏上“还经”之路的故事。
前往古动物馆参观恐龙化石的心奇和霸王龙意外穿越到千万年前的恐龙时代，在永川龙——永宝的帮助下一起找寻回家之路。在这段惊奇刺激的旅程中，心奇、永宝和霸王龙一路领略美丽迷人的自然风光，并遇到了许多不同种类的恐龙。他们和温顺友好的食草恐龙交朋友，和狡诈凶恶的食肉恐龙斗智斗勇，最终合力战胜了居心叵测的暴龙，赢得了开启时空隧道的钥匙，在火山爆发之前和这片陆地上所有的恐龙一起回到了原来的世界。
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。
2015年10月21日，英国银色之门媒体公司宣布将与中国中央电视台联合开发全球知名儿童海洋探险动画《海底小纵队》第五季。签字仪式于当天下午在英国文化部举行。中国中央电视台副总编辑李挺作为代表与英国银色之门媒体公司副主席威廉·阿斯特签署了动画片《海底小纵队》第五季联合制作谅解备忘录。英国文化、媒体和体育部政务大臣艾德·韦泽主持并见证了签约仪式。这是中央电视台首次与西方动画公司合作开发一部学龄前儿童作品，银色之门媒体公司将提供动画剧本和音乐创作，制作部分则由中央电视台全权负责。 动画片《海底小纵队》第五季从2020年12月28日起在中央电视台少儿频道开播。
