新世紀初頭。「宇宙人はいるのか？いないのか？」永遠に続くかと思われた疑問は、ある日突然、宇宙からやってきた謎の侵略者によって答えは出されたのだった。宇宙からの侵略者におびえ、逃げまどう冬樹と夏美。ふたりのありふれた日常が形を変えていく……。

「宇宙人はいるのか？いないのか？」永遠に続くかと思われた疑問は、目の前の謎の生命体を見れば、疑うことはできないであろう。「ケロロ軍曹」と名乗る宇宙からの侵略者と日向家の人々の地球の未来をかけた戦いが始まる!?

日向家の人々に捕えられたケロロ軍曹。平和な日常を守るため、秋は、ケロロ軍曹に部屋を与え、その様子を観察することを提案する。地球での快適な生活を約束された異星人の日常とは一体どのようなものなのか!?

本日は日向家一同そろっての大掃除の日。どこの家にも必ずある、のどかな家庭行事に、得体の知れない生命体・ケロロ軍曹が参加することに！　ケロロ軍曹が日向家の人々に教える宇宙の掃除術とは!?

ケロロ軍曹に手こずる日向家の人々に、さらなる災難が訪れる……。タママ！ギロロ！クルル！ドロロ！ついにケロロ小隊が一同に集結!!　さらに小隊の宿敵・ヴァイパーが現れ地球は戦場と化す。はたして人類の運命は……。

遂に5人の隊員が揃い最強となったケロロ小隊。夜な夜なケロロ軍曹の部屋から聞こえる5人の共鳴音に夏美の我慢も限界に…。そこへ現れた623が不思議な力で夏美を「スーパーナツミ」へと変身させ、トラブルかいけつへ乗り出す!!

なわとびのテストを控え、二重跳びが出来ない冬樹は絶望していた。冬樹の練習に付き合う夏美のもとへ、くノ一である小雪とドロロも加わり、なわとび修行は賑やかに！　騒ぎを聞きつけたケロロ軍曹も「二重三重は当たり前」と跳び始めるが……。

商店街のくじ引きで冬樹が引き当てたのは、何と温泉旅行のご招待券4枚！　家族で行くと1枚余る……。さぁ、温泉旅行に参加できるのはいったい誰?!　残り一席を巡り、ケロロ軍曹・小雪・桃華による熾烈な争奪戦が幕を開ける…!!

冬樹のオカルトクラブに入部希望者がやって来た！　宇宙人とトモダチになりたいと考える少年・火ノ原灯である。冬樹が喜んでいたその時、日向家の上空には地球侵攻軍本隊のUFOが近付いて来ていた……。

メンバーが増えた冬樹のオカルトクラブ。みんな楽しくワイワイしている中、新ケロロは暇を持て余していた。ケロロ軍曹の提案によりすごろくで遊ぶことにしたメンバーだが、そのすごろくにはある恐ろしい仕掛けが!?

ケロンスター。それは、選ばれた隊長のみのおなかに輝く、栄光のアカシ…なのだが、ケロロ軍曹のおなかから何とケロンスターが消えてしまった!!　すぐにモアのイタズラと判明するが、ケロロ軍曹は騙された屈辱を晴らそうと…?!

一流のソルジャーであるギロロ伍長は、作戦遂行のためにケロロ軍曹から支給された特別訓練用スーツを身にまとい、とある場所へと出撃した……。ペコポン人のヒミツを探るためだというその場所は、何と……?!

ケロロ小隊は海にワープして行う、危険な特別訓練中。ケロロ軍曹はサメに追われて今にも食べられそうになっていた……！　その頃、日向家を訪れていた新ケロロは、ケロロ軍曹が夏美に内緒にしているものがあるとついバラしてしまい……?!

台所の水を出しっぱなしにし、不敵に笑うケロロ軍曹。さらに、怒る夏美や冬樹たちをずぶ濡れにして立ち去ってしまう。追いかける新ケロロの背後にはいつの間にかドロロが……。しかし、ドロロの様子がいつもと違うことに気付き……?!

今日もケロロ軍曹は大忙し！　掃除、洗濯、プラモ作りと息をつく暇もない。そんな中、新ケロロに「侵略はいつしてるの？」と聞かれ、ハッとするケロロ軍曹の前に、突如現れた軍団が!!

冬樹のもとへ闇の住人・アリサ=サザンクロスがやって来た。冬樹のまわりに寄ってくるモンスターを食べながら人間になる方法を探しているアリサは、新ケロロの強力なエナジーに目をつけ……。

日向家に迷い込んだ1匹の猫に冬樹と夏美はすっかり夢中。いとも簡単に地球人を虜にする様子を見たケロロ軍曹は、そこから地球侵略のヒントを得るのだったが……!!

夏美の部屋に、不思議の森へと誘うカードとその入り口が出現!!　警戒する夏美を横目に、好奇心満々の冬樹・桃華・小雪は次々と入り口へ飛び込んで行く！　慌てて3人を追い掛ける夏美がそこで目にした光景とは……?!

火星探知機が着陸に成功したというニュースを見て大興奮の冬樹を見たケロロ軍曹は、今一度情熱を呼び覚まそうと小隊と共に初心に戻ってペコポン再探査を実行することに。いざ！『コレッキリデスカバリー計画』!!

スマホで遊ぶ夏美と冬樹。ケロロ軍曹も仲間に入ろうとするが、ちょうど電池が切れてしまう。怒ったケロロ軍曹はまるで新ケロロのような能力を次々と発揮し、復讐開始……と思いきや、そこには同じ能力を持った夏美が!!