Les élèves de la classe de CP et l'ourson Poum découvrent un os de dinosaure dans une grotte à l'occasion d'une partie de cache-cache. Ils imaginent des histoires, avant d'apprendre qu'un paléontologue vivant à proximité de l'école s'est fait voler un os de sa collection. Les enfants lui rendent l'objet mais, continuant à s'interroger sur l'identité du voleur, ils mènent leur propre enquête.