トロルによる「おしりたんてい たいけつ！ かいとうアカデミー スターサイド」と「おしりたんてい たいけつ！ かいとうアカデミー ムーンサイド」を原作に描かれるアニメーション映画。IQ1104の頭脳で数々の難事件を解決してきた名探偵「おしりたんてい」と、変装の名人で独自の美学を貫く世紀の大泥棒「かいとうＵ」。これまで何度も対決してきた宿命の探偵と怪盗が、国際的犯罪組織「かいとうアカデミー」の恐るべき企みを巡って禁断のタッグを組む。

「アイドルコンテストから失踪した親戚を探してほしい」と、コアラちゃんから依頼を受けたおしりたんてい。コンテスト会場のスターダス島は、国際的犯罪組織かいとうアカデミーの本部があり、謎の陰謀「ダークエイジ計画」が進められている場所でもあった。おしりたんていは、ワンコロけいさつのマルチーズしょちょうから捜査協力の依頼を受けて、アイドルとしてスターダス島に潜入する。一方その頃、かいとうＵもかいとうアカデミーのボス・かいとうＧから秘石「月光石」を取り返すため、スターダス島の地下に潜むアカデミーの本部に迫っていた。恐るべき企みを阻止するため、おしりたんていとかいとうＵは一時的に協力することに。かいとうＧの狙いは何か？　月光石に隠された秘密とは？　謎多きかいとうＵの正体とは？