海辺のバカンスに招待された日向家とケロロ小隊の関係者。そこに現われた謎の異星人メールとマールは、地球を侵略する儀式のために夏美を連れ去ってしまう。儀式が完遂されれば地球全土が水没することを知りケロロたちは夏美の奪還と儀式の阻止に向かうが…？

「超劇場版ケロロ軍曹2 深海のプリンセスであります!」は、カエル型異星人が深海からの侵略者と戦うハートフルストーリーです。劇場版第2弾となる本作は、海を舞台にカエル型異星人が大暴れするSFコメディです。物語は、姉の夏美が連れ去られ、彼女を取り戻そうとする弟の冬樹とケロロの家族の絆を描いています。深海のプリンセスとの出会いを通じて、家族愛や友情の大切さを再認識する彼らの冒険が描かれています。