百变校巴和小朋友开心的火星游学之旅继续展开。他们深入探访火星上的不同人造天穹，感受人类利用火星独特的地理环境与自然景观，积极开发和建设火星的创造性成果。他们参观天空天穹，感受作为地球和火星物资中转站的繁忙；来到未来的火星之肺生机天穹，参与拯救小蓝藻，重建生机天穹的任务；深入海洋天穹，探访在海底生活的各种仿生海洋生物。在他们的冒险中，灰灰哥哥引发各种大大小小的危机。这时，百变校巴变身多种形态，迎难而上，化解危机，让小朋友们火星游学之旅充满欢乐与笑声。
全片以主人公伍六七寻找失去的记忆为故事主线，配合角色与角色之间的爱恨情仇组成的支线贯穿始终。通过讲述主人公在帮助别人和寻找自我的过程中，认识不同的人，与不同角色之间发生的有趣的，最终用爱化解仇恨与偏见的故事，想带给观众欢乐的同时表达对生活的热爱，爱与包容可以化解一切。
