남극의 거대한 빙산 조각에 갇혀 있던 둘리는 빙산과 함께 서울로 떠내려온다. 강 기슭에 쓰러져 있던 둘리를 인형으로 착각한 영희, 철수 남매는 둘리를 집으로 데려와 빨랫줄에 말린다. 남매의 아빠 길동은 초능력자인 둘리에 못 이겨 그를 집안으로 들이지만 둘리를 쫓아내지 못해 안달이다. 거기에 또치, 도우너, 마이콜까지 가세하면서 길동의 미움은 커져간다. 계속되는 길동의 구박에 그들은 어른이 되어 있을 미래로 가자며 타임 코스모스를 타고 우연히 희동과 길동까지 휩쓸려 우주공간을 헤멘다. 둘리의 실수로 일행은 영혼들만 사는 얼음별에 도착하게 된다.