前两集的主角们已经老了，它们的孙辈被一个疯狂的动物学家绑架，打算送到月球上去做实验。
《大旅行》系列第三部，主角换成了第一代小狗迪塞尔和金毛猫奥利弗的孙辈：一只觉得自己是猫的狗，和一只觉得自己是狗的猫。疯狂动物学家“无限博士”声称要建立月球动物基地，实际上是在做残酷的基因拼接实验。他绑架了世界各地最聪明的宠物，包括不会爬树的“狗猫”和能开冰箱门的“猫狗”。两只小主角被关进飞船货舱，在发射前意外挣脱，躲进了火箭燃料箱。发射过程中，它们被甩出飞船，落到了NASA的回收舱里。为了救回其他宠物，它们必须穿越半个美国，找到博士隐藏在地下的真正实验室。一路上，它们学会了彼此的身份认同：狗猫终于敢跳进泥坑，猫狗也第一次抓住了激光笔。
比前两集更疯更闹，但也更有情感深度。身份认同的议题藏在天马行空的冒险里，孩子们看得笑出声，大人看到最后那只狗猫对着月亮嚎叫时会悄悄抹泪。续集能做到不过度消费情怀，难得。
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