遠い昔に、ある冒険家と交わした大切な約束を守るため、旅をしていたレッサーパンダのパンタン。しかし、旅の途中で、ばいきんまんの赤ちゃんスプレーを浴びて子どもの姿になってしまった。アンパンマンたちに助けられ、旅をする理由と大切な約束を破ってしまったという後悔の気持ちをみんなに打ち明ける。すると、「約束は守ろうとする気持ちが大事なんじゃないかな」とジャムおじさんに勇気づけられ『今度こそ約束を守る』と気持ちを新たに、クリームパンダと一緒に虹の星を目指すことになった。クリームパンダは「絶対にあきらめない！」とパンタンと約束をして冒険の旅についていくが、たくさんのピンチにくじけそうに。

そこへこっそり飛行機に乗り込んでいたばいきんまんたちも宝物を目当てにやってきて…。何があっても絶対にあきらめない！と頑張るパンタンたち。虹の星がもう一度輝いた時、約束の場所で見たものは…。