Penguenler Takımı Uzayda, galaksiler arası pilotlar olan penguenler Flip ve Zooey'nin daha önce hiç kuşun ayak basmadığı uzaya doğru yola çıkmalarıyla başlıyor. Onlarla dost olan uzay gemisi Slushy, barışçıl keşifler yapmak üzere Kaptan Stella'nın liderliğindeki karargâhları için gerçeği bulma görevine çıkıyor. Flip ve Zooey, sandviçlerinde peynir bulduklarında her şey değişiyor çünkü bu iki küçük penguenin peynir yediğinde başlarına kötü bir şey geliyor. Kaptan Stella, penguenlere bu durumu kimin yarattığını bulmaları gerektiğini söylüyor çünkü bu durumu yaratan kişi, penguenleri ortadan kaldırarak büyük bir savaş çıkarmayı planlıyor.

Uzay gemilerinde bulunan penguenler, geminin bilgisayarı tarafından sandviçlerinde erimiş peynir bulunduğu bilgisi verildiğinde şaşırıyorlar. Neden böyle bir durumun yaşandığını merak ediyorlar çünkü kimse sandviçlerine peynir eklememiştir. Penguenler durumu kaptanlarına bildirdiklerinde, balıklı sandviç siparişlerinde neden peynir olduğunu öğrenince oldukça şaşırıyor ve sinirleniyorlar. Flip, bu sorunun kendi hatası olduğunu düşünürken Kaptan Stella onu sakinleştiriyor ve şu anda tek yapmaları gerekenin bu durumu kimin yarattığını bulmak olduğunu söylüyor. Bunun için ilk olarak uçuş hazırlıklarının yapıldığı yere gitmeleri ve oradaki görevlilerle konuşmaları gerektiğini düşünüyorlar.

Penguenler, yolculukları boyunca araştırmalarına devam ederken birinin galaksiler arası bir savaş çıkarmaya çalıştığını öğreniyorlar. Bu güçle tek başlarına baş edemeyeceklerini anlayınca, evrende yaşayan diğer hayvanlardan yardım almaya karar veriyorlar. Yardım alacakları arkadaşları arasında sadece hayvanlar değil, uzaylılar ve robotlar da bulunuyor. Kötü niyetli bir fare, penguenlerin sandviçlerine peynir ekleyen kişi olarak ortaya çıkıyor. Farenin bu eylemi gerçekleştirmesinin sebebi, penguenlere duyduğu nefret ve onların uzayda dolaşmasından hoşlanmaması olarak anlaşılıyor.