某日，小新（矢島晶子配音）、小葵和美伢（楢橋美紀配音）被神秘人物綁架至一處秘密基地，發現這里是由"溫泉G組"掌控的溫泉保護組織。該組織成員告知眾人，意圖摧毀他們的污垢達人博士（家弓家正配音）正在推進"地球溫泉計劃"，妄圖通過污染日本全國溫泉資源實現統治野心。據記載唯一能對抗該計劃的"黃金之魂溫泉"傳說中蘊含純凈能量，而探測顯示此泉竟位于小新家地下。在溫泉G組成員協助下，野原一家開始尋找神秘泉眼，卻遭污垢達人博士派出的機械軍團突襲。全家與溫泉G組成員被俘后遭受精神污染刑具折磨，但小新意外發現自身元氣能量可激活溫泉結晶。最終眾人借助黃金之魂溫泉的凈化之力擊潰污染裝置，粉碎了博士企圖壟斷自然資源的陰謀。