傳說中的猴王孫悟空武功天下無敵，在他大鬧天庭之後，天庭軍事總管、邪惡的玉疆戰神向猴王挑戰，騙猴王放下手中的金箍棒而用妖术將其禁錮在石像內，最後一刻猴王將金箍棒拋向人間。

在現代美國波士顿，青年傑森·崔皮提卡斯熱愛中國武術，某天他無意中在唐人街的一家當舖內發現了傳說中的金箍棒。一夥流氓洗劫了典當店並開槍打傷當鋪老闆霍老頭，霍老頭囑咐傑森要將金箍棒交給「原先的主人」，傑森在躲避流氓過程中從高樓跌落，金箍棒带他穿越時空，孙悟空被禁锢500年后的中國。拿著金箍棒的他隨即被一群玉疆戰士（玉疆戰神底下的士兵）追殺，之後遇醉仙魯彥（成龙饰演）搭救，告知他金箍棒的前因後果；接著又先後遇上了俠女金燕子（刘亦菲饰演）及默僧（李连杰饰演），一行人踏上解救被封印的孫悟空的旅程。

傑森等四人在越過流沙河之後，終於來到了玉疆神殿所在的五指山前，但玉疆戰神底下的白髮魔女卻率領部隊前來攔截，醉仙魯彥被白髮魔女所射之箭所傷。其他人帶著受重傷的魯彥逃到山上一所寺院裡，寺院住持提及唯有天庭的長生不老藥才能解救魯彥。傑森在夜裡攜金箍棒獨自前往玉疆神殿找玉疆戰神，要用金箍棒换取长生不老药。但玉疆戰神要他與白髮魔女比試，胜者獲得長生不老藥，在一番決斗後傑森落敗，當他正要被幾名玉疆戰士殺死時，默僧和金燕子及時趕到，與眾多玉疆戰士大戰。金燕子和傑森同白髮魔女争抢長生不老藥。此时寺院的一批武僧趕到支援，他們用擔架將魯彥抬來，魯彥喝下了長生不老藥後復原且功力大增，擊敗眾多玉疆戰士並將白髮魔女拋下深淵。

玉疆戰神要將金箍棒投至火坑裡永久銷毀，但被默僧攔下。双方刀棍对战，默僧不敵玉疆戰神，他將金箍棒拋給傑森讓他去打孫悟空的石像，將孫悟空解除禁錮釋放出來。孙悟空持金箍棒与玉疆戰神决战。玉疆戰神不敌孙悟空。金燕子用玉飞镖袭击玉疆战神，反而被擊倒重伤。傑森拿著金燕子的玉飛鏢中刺中玉疆戰神，將其殺死。

最後玉皇大帝降臨天庭，他表示無法治癒金燕子。在五指山頂的蟠桃園，傑森在跟夥伴與師父們道別後被玉皇大帝送回人間。返回現代的傑森不僅變得武術高強，擊敗了流氓，還獲得了一位酷似金燕子唐人街女孩的青睞。