大头儿子（刘纯燕 配音）尽管聪明懂事，却到底只是个孩子，无法克制内心里爱玩的冲动，耽误了学业，将这一切看在眼里的围裙妈妈（鞠萍 配音）十分焦急，不知该如何是好。某日，小头爸爸（董浩 配音）在偶然之中遇见了一位名叫王博士（林永健 配音）的神秘人物，王博士发起了名为“一日成才”的行动，声称能在极短的时间内制造天才。 望子成龙的围裙妈妈决定将大头儿子送到王博士处进行“改造”，而事情的结果也令她感到十分满意，然而，随着时间的推移，大头儿子身上开始慢慢浮现种种弊端，与此同时，王博士一手策划的阴谋亦渐渐浮出了水面。

爸爸去哪儿第三季预计将延续第二季播放模式，播出时间横跨2015暑期档。