2001年7月13日，北京申奥成功的喜讯点亮了北京奥运博物馆的一幕，一面奥运五环旗被热烈的情感激活。五环旗上的环形图案变幻成了五只色彩斑斓的小龙，分别是红色、黄色、蓝色、绿色和黑色。这五小龙落地后，神奇地化为五个孩童，他们长着龙角，唤醒了博物馆内一只虎斑猫的沉睡。
虎斑猫惊觉奥运五环旗上的环不见了，五个孩子也对自己的恶作剧有所察觉，他们决定帮助虎斑猫找回失落的五环。在寻找的过程中，他们意外地发现了一个奇妙的能力，可以从博物馆的任何展品中瞬移到历届奥运会的举办地。然而，他们从其他奥运会带回的五环标志却神秘地消失无踪。
在这一系列的冒险和探索中，孩子们的关系逐渐亲密，他们学会了勇敢和坚韧，收获了友谊和团结。在友爱的竞争中，他们不断地突破自我，体验着更高、更快、更强的奥运精神。直至北京奥运会开幕前夕，他们终于明白，他们就是那五环的象征，五个小龙重新回到了奥运五环旗上，旗帜在奥运主会场的上空飘扬，宣告着他们的使命已经完成。
奥运《福娃五连环》由中央电视台、中国传媒大学、上海惠思奇多媒体动画有限公司三方投资联合制作，是全球第一部以奥运文化历史及奥运吉祥物为题材的动画片。为了圆满完成这部大型奥运题材的动画系列片，央视动画公司整个创作部共同努力，精诚合作，从策划到制作历时三年，经过数次修改，数度推翻，最终得以呈现。
