电影讲述孙悟空（甄子丹 饰）曾跟菩提祖师修成七十二变，决心要成为神仙，但因青梅竹马的好友九尾狐（夏梓桐 饰）被杀害及误交牛魔王（郭富城 饰）而视天庭为敌。牛魔王为了让他深爱的妻子铁扇公主（陈乔恩 饰）和怀了三百年的爱子红孩儿重返天界，煽动孙悟空联手大闹天庭，最终迫使玉帝（周润发 饰）率领二郎神（何润东 饰）等众仙迎战，展开连场仙魔大战。