本部电影讲述沉香经历华山之战，结果挚爱殒命也未救出父母，陷入消沉的沉香，在好友的帮助下终重拾信心，踏上寻找开天神斧的路途，然当初华山之战沉香无意破坏了伏魔大阵，误放走了先天心魔，一场三界的劫难即将降临。

天宫中的三圣母爱上了人间书生刘彦昌，不顾触犯天条带着宝莲灯下凡与他相会，又通过宝莲灯摆脱了维护天规的二郎神的追捕。七年过去后，他们的孩子沉香渐渐长大，一天三圣母带着沉香在河中采莲游玩，宝莲突然闪光，二郎神从中发现了他们。小沉香被二郎神抓走了，他要挟三圣母交出宝莲灯，三圣母为了儿子只得把灯交出，之后被二郎神压在华山底下。沉香在天宫中的时候遇到了土地神，从其口中得知了自己的身世，并受指点去找孙悟空。沉香带着小猴潜入二郎神的藏宝楼，机智地与护灯秦俑周旋，夺回了母亲的宝莲灯，在同为人质的部落头人之女嘎妹的帮助下，逃离天宫，踏上了寻找母亲之路。旅途中，沉香历经重重磨难。土地神去找孙悟空帮忙，然而，已经成佛的孙悟空拒绝了土地神的请求。沉香经历了种种险遇之后，在森林中许多动物朋友们的陪伴下慢慢长大，终于达到了天人合一的境界，成长为一个英勇的少年。这一切磨难都没有磨灭沉香的救母之心，一天在小猴的带领下，沉香找到了孙悟空。孙悟空为沉香的执着所感动，把白龙马交给了沉香，点拨沉香到火湖这个地方去锻造神斧。沉香与成为部落首领的嘎妹再次相逢，在部族人民的帮助下，推倒了二郎神的石像，铸成了神斧。二郎神率领着天兵赶到。沉香举起神斧，与二郎神决一死战。他越战越勇，令二郎神难以招架。激战中二郎神不断使出毒计要置沉香于死地，在二郎神即将抢夺宝莲灯的关键时刻，宝莲灯突然发出金光，与沉香合而为一，沉香终于打败二郎神，劈开华山救出了母亲，母子团聚。