Советские ученые при помощи эхолокации обнаруживают на дне Черного моря удивительную находку: явно рукотворное строение, вероятно, целый город. Исследовать этот загадочный объект отправляют первых космонавтов - Белку и Стрелку. В качестве глубинных водолазов они спускаются на глубину и обнаруживают там прекрасный, высоко техногенный и культурно развитый город, в котором живут вымершие некогда на поверхности Земли животные. Выполняя очередную героическую миссию, звездные собаки, а также их друзья, помогают предотвратить уничтожение уникальных зверей и подводного города.