在春日部的一个阳光明媚的早晨，野原新之助像往常一样赖在床上，嘴里嘟囔着不想起床。妈妈美冴一把拉开被子，大声喊道：“小新，快起来啦，不然上幼稚园要迟到咯！”小新迷迷糊糊地睁开眼睛，打了个哈欠，慢悠悠地说：“妈妈，人家还想再睡一会儿嘛，梦里正和动感超人一起拯救世界呢。”
美冴可不吃这一套，她把小新从床上拽起来，推着他去洗漱。洗漱完毕后，小新坐在餐桌前，看着眼前的牛奶，突然皱起了眉头，说：“妈妈，我不想喝牛奶，牛奶一点都不好喝。”美冴耐心地劝说道：“小新，喝牛奶才能长高长大，变成像爸爸一样强壮的男子汉哦。”小新歪着头想了想，问：“喝了牛奶就能像爸爸一样有啤酒肚吗？”美冴哭笑不得，说：“不是啦，喝牛奶可以让你身体更健康，跑得更快，跳得更高。”
小新犹豫了一下，端起牛奶杯，捏着鼻子，闭上眼睛，咕噜咕噜地把牛奶喝了下去。刚喝完，小新就觉得肚子里一阵奇怪的感觉，他捂着肚子，大声叫道：“妈妈，我肚子好痛啊！”美冴吓了一跳，赶紧跑过来，问：“小新，你怎么了？是不是吃坏东西了？”还没等小新回答，只听“嗖”的一声，小新竟然像火箭一样从窗户飞了出去。
美冴惊呆了，她跑到窗户边，大喊：“小新！小新！你在哪里啊？”小新在空中一边飞一边兴奋地叫着：“哇哦，我会飞啦，我是飞天小女警小新！”不一会儿，小新就飞到了一个陌生的地方。这里到处都是牛奶河，河面上漂浮着巨大的牛奶泡泡，天空中还下着牛奶雨。小新好奇地看着周围的一切，说：“这里是什么地方啊？怎么到处都是牛奶，难道我来到了牛奶王国？”
小新沿着牛奶河往前走，突然看到一只巨大的奶牛挡住了他的去路。这只奶牛长得非常奇怪，身上的斑点竟然是一颗颗巧克力豆，它的角像弯弯的吸管。奶牛看着小新，“哞哞”地叫了两声，说：“小朋友，你是谁？怎么会来到我们牛奶王国？”小新一点也不害怕，他笑嘻嘻地说：“我叫野原新之助，我是从春日部飞过来的。这里是牛奶王国吗？好有趣哦。”
奶牛点了点头，说：“没错，这里就是牛奶王国。可是最近我们王国遇到了大麻烦，有一个邪恶的巫师偷走了我们的牛奶魔法石，没有了魔法石，牛奶河就会干涸，牛奶泡泡也会消失，我们王国的居民都会失去魔力。”小新听了，拍着胸脯说：“别担心，我来帮你们找回魔法石。我可是动感超人的忠实粉丝，拯救世界是我的使命！”
奶牛感激地看着小新，说：“太感谢你了，小新。巫师住在前面的黑暗城堡里，城堡里有很多机关和陷阱，你一定要小心啊。这是我们牛奶王国的魔法饼干，吃了它可以给你增加力量。”小新接过魔法饼干，一口塞进嘴里，说：“哇，好好吃啊，感觉我充满了力量！”
小新继续向前走，很快就来到了黑暗城堡。城堡的大门紧闭着，周围弥漫着一股阴森的气息。小新深吸一口气，用力推开了大门。刚走进城堡，就有一群黑色的小蝙蝠向他扑了过来。小新连忙使出他的招牌动作——动感光波，“哔哔哔哔哔——”黑色小蝙蝠们被动感光波击中，纷纷掉落在地上。
小新继续往城堡深处走去，突然，地面上出现了一个巨大的陷阱。小新眼疾手快，抓住了旁边的一根绳子，才没有掉下去。他顺着绳子爬了上去，又遇到了一个会说话的魔法门。魔法门说：“想要通过这里，必须回答我一个问题。什么东西越洗越脏，不洗有人吃，洗了没人吃？”小新歪着头想了想，说：“我知道，是水！”魔法门哈哈大笑，说：“答对了，你可以过去了。”
终于，小新来到了城堡的最顶层，见到了邪恶的巫师。巫师穿着一身黑色的长袍，戴着一顶高高的帽子，手里拿着牛奶魔法石，正得意地笑着。巫师看到小新，不屑地说：“小屁孩，你竟然敢来这里，是不是活得不耐烦了？”小新毫不畏惧，说：“快把牛奶魔法石交出来，你这个大坏蛋，你不能破坏牛奶王国的和平！”
巫师恼羞成怒，他挥动手中的魔杖，一道黑色的光芒射向小新。小新连忙躲开，然后再次使出动感光波。巫师也不甘示弱，他用魔法石的力量抵挡小新的攻击。就在双方僵持不下的时候，小新突然想到了一个办法。他从口袋里拿出一个小镜子，对着巫师的眼睛晃了晃。巫师被镜子反射的光线刺得睁不开眼睛，手中的牛奶魔法石也掉落在地上。
小新趁机跑过去，捡起牛奶魔法石。巫师想要夺回魔法石，小新灵机一动，把魔法石高高举起，说：“你要是再过来，我就把魔法石扔到牛奶河里，让它永远消失！”巫师害怕了，他只好灰溜溜地逃走了。
小新带着牛奶魔法石回到了牛奶王国，奶牛和其他居民们都欢呼起来。小新把魔法石放回了原来的位置，瞬间，牛奶河恢复了流淌，牛奶泡泡又开始在天空中飘荡，牛奶王国的居民们也重新获得了魔力。
为了感谢小新，牛奶王国的居民们举办了一场盛大的派对。他们用牛奶做成了各种美味的食物，还有精彩的表演。小新在派对上尽情地吃着、玩着，开心极了。
派对结束后，小新也该回家了。奶牛送给小新一瓶神奇的牛奶，说：“小新，这瓶牛奶可以让你安全地回到春日部。如果你以后遇到困难，就喝一口牛奶，我们会来帮助你的。”小新接过牛奶，和牛奶王国的居民们告别。他喝了一口神奇的牛奶，又像火箭一样飞了起来，很快就回到了春日部。
回到家后，小新把自己的奇妙经历告诉了美冴和爸爸广志。美冴和广志都觉得不可思议，但看着活蹦乱跳的小新，他们也感到很欣慰。从那以后，小新再也不讨厌喝牛奶了，因为他知道，牛奶里可能藏着意想不到的奇妙冒险呢。