在平常人看不见的空间“护星界”中，居住着一群拥有超能力“护星之力”的“护星天使”，他们遵守着“自己的力量是用于保卫母星地球和人类”这一信条，每当地球陷入危机时，他们便挺身而出。 但在某天，护星天使用于往返“护星界”和“地上界”的工具“天之塔”被宇宙虐灭集团ウォースター破坏，护星天使因此无法前往地球。在ウォースター入侵的阴影下，地球危机一触即发…… 幸好在天之塔被破坏前，有五个年轻的护星天使偶然造访地上界。为了保卫地球，停留在地上界的五人组成了“天装战队护星者”。
帕奇（巴比·洛克伍德 Bobby Lockwood 配音）和家人伙伴们来到了车水马龙的繁华大都市伦敦，这里的一切都令帕奇感到新奇无比，在不知不觉中，帕奇竟然和家人们走散了，它很快就被淹没在了川流不息的车流和人流之中。 在伦敦，孤身一人的帕奇遇见了名为雷电（巴瑞·波斯威克 Barry Bostwick 饰）的狗狗，这可乐坏了帕奇，因为雷电是经常在电视上出现，风靡全球的明星狗狗，两只狗很快就成为了好友，结伴而行。在经历了上一次的失败后，贪婪而又邪恶的克鲁拉（苏珊·布莱克利 Susan Blakely 饰）并没有放弃她的阴谋，这一次，她联手名为拉斯（马丁·肖特 Martin Short 饰）的艺术家，企图用斑点狗的皮来制作艺术作品。
聚焦真人电影男主Larry Daley的儿子Nick Daley，他不情不愿地也成为了一名博物馆管理员，而《博物馆奇妙夜2》里的卡门拉法老又回来了，想要征服世界。
