《海綿寶寶3D》是根據美國電視動畫片《海綿寶寶》改編而成的，其主要講述的是海綿寶寶帶領他的幾位夥伴衝出海底、打敗大海盜、拯救世界的故事。
當外號“漢堡鬍子”的大海盜從比奇堡偷走了絕味蟹餅的秘方後，比奇堡陷入了前所未有的恐慌。挽救比奇堡的任務落在了海綿寶寶和平常不待見他的痞老闆身上。他們連同其他幾個成員一起，踏上了尋找“漢堡鬍子”的征程。
一路上海綿寶寶不僅要把痞老闆治得服貼，還得和小伙伴們並肩對付在人類世界的種種奇遇，鬧出不少笑話。經歷了這趟不平凡的旅程之後，他們終於製成一架時光機，趕在最後時刻把配方贏了回來。