《喜羊羊与灰太狼之羊羊小侦探》是《喜羊羊与灰太狼》系列的第15部作品。该剧于2016年7月9日在中央电视台少儿频道播出。《羊羊小侦探》罕见地以悬疑推理为题材，让狼羊化身侦探在剧中继续斗智斗勇。该剧的创作团队提到：“这是喜羊羊系列一个全新的尝试，通过紧张刺激的案件带入实用的生活小常识，让观众在破案过程中思考，又能从剧情进展中获得欢乐。"这部剧集推理、解谜、悬疑于一身，奇妙的科学知识，神奇的自然现象，丰富的生活常识层出不穷，悬疑与爆笑轮番轰炸。
喜羊羊
配音：祖丽晴
性别：男
身份：羊村男主角，草原三侠之智
出生日期：羊历3505年5月25日
年龄：8岁
象征颜色：蓝色
标志：蓝色带子上的金色铃铛
爱好：恶作剧、踢足球、跑步
宠物：喜喜
优点：聪明、活泼、机智、勇敢、关心朋友、荣誉感强、温文尔雅
缺点：性急、爱捉弄人、有梦游症、睡觉有坏习惯。
招牌动作：想办法时一手托着下巴一手指太阳穴，然后跳起来原地转3圈
美羊羊
配音：邓玉婷
性别：女
身份：大肥羊学校的学生、羊村女主角
出生日期：羊历3507年4月20日
年龄：6岁
象征颜色：粉色
标志：头上的蝴蝶结和粉红色的围巾
爱好：化妆、收集和制造美的东西、缝衣服、种花、烹饪
宠物：美美
优点：善良、可爱、端庄、天真、心灵手巧
缺点：娇气、软弱
懒羊羊
配音：梁颖
性别：男
身份：草原三侠之怕
出生日期：羊历3507年6月26日
年龄：6岁
干弟弟：小灰灰
象征颜色：橘黄
标志：橙黄色的口水巾、大便发型
爱好：睡觉、吃零食、唱歌（世界第一噪音）
宠物：蛋蛋
优点：长相可爱、运气好、讲义气
缺点：喜欢偷懒、好吃懒做、睡觉有坏习惯
沸羊羊
配音：刘红韵
性别：男
身份：草原三侠之勇，草原三侠创建者
出生日期：羊历3505年4月18日
年龄：8岁
象征颜色：棕
标志：蓝色臂巾、古铜色皮肤
爱好：健身、练功、足球、作诗、逞能、打懒羊羊
宠物：打打
优点：勇敢、力气大（绵羊族第一壮）、讲义气
缺点：莽撞、自以为是、好胜、有勇无谋、暴力
暖羊羊
配音：邓玉婷
族群：盘羊族
性别：女
身份：大肥羊学校班长
出生日期：羊历3505年8月17日
年龄：8岁
象征颜色：玫瑰红
标志：心形斜书包和脖子上的玫红色的蝴蝶结
爱好：看书
宠物：暖暖
优点：有爱心、不爱生气
缺点：乌鸦嘴
绝招：泰山压顶
偶像：扁嘴伦
慢羊羊
配音：高全胜
性别：男
身份：羊村村长、大肥羊学校校长、绵羊部落领导人
出生日期：羊历3407年1月25日
象征颜色：绿色
标志：眼镜、头上的草和拐杖
爱好：搞发明、做实验、教育同学
坐骑兼朋友：蜗牛
优点：学识渊博、善于搞发明
缺点：走路太慢、古板、啰嗦、爱管闲事 灰太狼
配音：张琳
自称：灰太狼大王、本大王
外号：笨蛋灰太狼、灰太狼先生（喜羊羊专用）、灰太狼大叔、英雄（姑奶奶专用）爸爸（小灰灰专用）
性别：男
身份：狼堡男主人，红太狼的老公，小灰灰的爸爸
出生日期：羊历3475年9月26日
年龄：39岁
象征颜色：灰色
口头禅：我一定会回来的！
标志：刀疤 打补丁的帽子
爱好：搞发明、抓羊、耍酷、张开大嘴奸笑。
优点：幽默、乐观、自信、爱老婆、爱儿子、聪明、心理素质强，百折不挠、坚持不懈
缺点：容易被喜羊羊捉弄、粗心大意且有时太过骄傲
红太狼
配音：赵娜
性别：女
身份：狼堡女主人，灰太狼的老婆，小灰灰的妈妈
出生日期：羊历3476年11月13日
年龄：37岁
象征颜色：红色
标志：王冠 红袍 左眼旁的痣 紫色眼影
爱好：打灰太狼、打扮、穿皮草
优点：爱灰太狼、爱儿子、漂亮、“武艺高强”、指挥若定
缺点：小心眼、挑剔、凶悍、贪婪
小灰灰
配音：梁颖
年龄：3岁
身份：灰太狼和红太狼之子
干哥哥：懒羊羊
干弟弟：小恐鸟
堂哥：蕉太狼
表姐妹：小香香
爱好：看灰太狼“飞”和小羊玩。
优点：天真无邪
缺点：比较任性、容易被利用
口头禅：“爸爸又飞了！”
全集动画讲述的是喜羊羊在侦探社当上了小侦探后的一系列爆笑故事，全集动画是由广东原创动力文化传播有限公司制作的童话题材原创动画作品，全集动画共60集，每集15分钟，总片长900分钟，这次喜羊羊与灰太狼会给大家带来怎样的搞笑故事，让我们一起期待吧~