東宝マークの後、クレしん映画史上最初の登場キャラはミミ子です。アクション仮面の撮影中のシーンで、岩場につながれて身動きができなくなっています。とそこに現れたアクション仮面がザコ敵を一掃していると、突然大爆発が起きます。周囲が騒然となる中、怪しげなお面をつけた人物が現れ、アクションストーンと呼ばれる丸い物体をアクション仮面のバックルから奪って消えていきました。この事故によりアクション仮面役の郷郷太郎は足を負傷してしまい、代役を立てる事態となってしまいます。

さてそんな頃、子どもたちに大ブームだったのがアクション仮面カードでした。チョコビの箱に入っていて、No.1から100までを全部集めると豪華なプレゼントがもらえるとのことで、しんのすけなどおなじみの面々も全員集めていたのです。しかしゾロ目のカードはあまり作られておらず、特にNo.99のカードは幻なのだとか…。もちろんしんのすけたちは誰も手にしていません。

負傷した郷郷太郎は、医者が驚くほど順調な回復ぶりを見せていましたが、のんきにしていられる状況にはないようなのです。アクションストーンがないと困ることになるとミミ子とともに話し合うのでした。そこで、ある作戦を考えることにするのです。

さてある日の夕方、しんのすけがテレビのアクション仮面を見ていましたが、見終わってテレビの電源を消した際に一瞬、冒頭で出てきたあのお面の人物が映りました。その翌日は幼稚園の終業式で、みんなは体育館に集まって園長の話を聞くのですが、しんのすけが前日のアクション仮面で変なのが映ったと主張し、たちまち園児たちの話題になってしまい、園長の話は誰も聞かなくなってしまいます。終業式後しんのすけは外で立ち話中だったみさえと合流し、買い物に出かけることになります。その道中、しんのすけはチョコビを買ってほしいと訴えかけます。やがてしんのすけは何かに引き込まれるように路地裏へと入っていきます。そこには駄菓子屋がありました。そして、そこでチョコビを1個買ってもらうしんのすけでした。中には、なんとあのNo.99のカードが！　実は、その駄菓子屋こそがミミ子の言っていた作戦で、ミミ子が駄菓子屋のおばあさんを演じていたのでした。第1段階終了、すぐに第2段階に移らないととのことのようです。

その夜、ひろしが帰ってくると突然明日は海に行くと言い出したのでした。なぜかよくわからないけれど行きたくなったらしいのですが、これが作戦第2段階だったのです。なにはともあれ、しんのすけも大喜びというわけで翌日は車に乗って海へと出かけます。…が、大渋滞にはまってしまいなかなか進めなくなってしまうのでした。我慢できなくなったひろしはあぜ道に進入して、そこから海を目指すことにするのでした。海岸に着くと、近くにアクション仮面の大きな人形が立っています。そこへ行ってみるとなにやらテーマパークのような感じです。

そこであるアトラクションに乗った野原一家ですが、その装置は実は異次元とつながっていて、野原一家は異次元世界へと送られていくのでした。そうとは知らない野原一家はその後家に帰り、疲れのためかこの日はすぐに寝てしまいます。翌朝、いつものようにひろしが会社へ出かけるのですが、慌てて帰ってきました。なんでも、町中の人がハイレグの水着姿になっているらしいのです。さらに、野原家の塀に車がぶつかってきます。車に乗っていたのはミミ子…の双子の姉のリリ子と北春日部博士です。そしてリリ子から、ここは普段野原一家が暮らしている世界とは違う世界で、1週間ほど前から例のお面姿をしたハイグレ魔王という侵略者に襲われて大変なことになっていると教えられます。ところが、アクション仮面は普段野原一家が暮らしている世界に撮影のため出張中、2つの世界をつなぐ役目を果たすアクションストーンを奪われて帰れなくなったのだというのです。そこでNo.99のカードを手に入れた野原一家に協力してほしく、異次元の世界へ来てもらったのだと…。

ところが、北春日部博士がせっかく用意していた予備のアクションストーンをしんのすけが飴玉と間違えて飲み込んでしまったことが判明します。これがないとアクション仮面は二度と戻ってこられないわけで、どうにかして取り出さねばなりません。ちなみにこの日は幼稚園のプールの日だったわけで、やがて防衛隊隊員たちを乗せた幼稚園バスが到着しますが、そこにハイグレ魔王の手下、Tバック男爵が現れます。みんなは幼稚園バスに乗って逃走、北春日部博士の秘密研究所へ向かうこととします。その途中でまつざか先生が助けを求めてきます。まつざか先生も乗せて研究所に着きますが、実は、まつざか先生はハイグレ魔王のスパイとされていたのでした。かくして秘密研究所の場所を敵に知られてしまい、やがてハイグレ魔王の手下、ハラマキレディースという3人組の攻撃によって防衛隊のみんなやよしなが先生、北春日部博士にひろしまでもがハイグレ姿に変えられてしまうのでした。そんな中、リリ子の誘導でしんのすけとみさえ、そしてシロは別室へ逃げ込みます。

その部屋には博士の作ったスーパー三輪車というものがありました。空も飛べるし3つの特殊機能がある優れもので、しんのすけがこれに乗ってハイグレ魔王がいる新宿まで行き、ハイグレ魔王を倒すことになります。しかし、しんのすけが研究所を脱出したと知ったハラマキレディースも追いかけてきます。しばらく空中で追いかけあいが続きますが、やがてハラマキレディースの乗っていたマシンが壊れてしまいます。こうして、しんのすけは新宿に到着します。するとそこには、Tバック男爵の姿が。Tバック男爵は追尾型ミサイルをしんのすけに向かって撃ってきますが、しんのすけがうまく逃げているうちにミサイルはTバック男爵を直撃するのでした。

そしてついに、しんのすけはハイグレ魔王に会います。ハイグレ魔王はしんのすけのお腹から予備のアクションストーンを取り出し、これを粉々に砕いてしまいます。しかし、実は最初に盗んでいたアクションストーンはまだ残っていて、これをしんのすけが手にするのでした。その後しんのすけはアクションストーンとNo.99カードを一緒にしてアクション仮面を呼びます。すると、アクション仮面が呼び出されてくるのでした。そしてアクション仮面とハイグレ魔王の決戦が始まります。その決着方法とは、巨大な石像を登るというものでした。しかしこれは同着で決着つかず、それならばと次は剣で勝負をつけることに。さすがのアクション仮面も苦戦します。しかし、偶然にもしんのすけはある事実に気がつくのです。それは、アクションストーンを持っている人はアクションビームが撃てる、というものでした。そこでしんのすけがアクション仮面とともにアクションビームをハイグレ魔王に浴びせかけ、ついにハイグレ魔王を退治することができたのでした。