魔界之王牛魔王（郭富城 饰）与玉帝（周润发 饰）为首的神界展开战斗，神界被毁，女娲（张梓琳 饰）化身晶石修补天庭，遗落下的一小颗晶石落到人间成了一只石猴，而牛魔王则战败被迫带着妻子铁扇公主（陈乔恩 饰）躲到了火焰山。若干年后石猴得到了菩提老祖（海一天 饰）的教导被赐名孙悟空（甄子丹 饰），孙悟空来到花果山自立为王，还抢走了东海龙王（刘桦 饰）的定海神针当武器。同时牛魔王立志东山再起，利用了孙悟空与青梅竹马的小狐狸精（夏梓桐 饰）的感情煽动孙悟空大闹天宫，又串通了二郎神（何润东 饰）一起破坏了南天门，孙悟空势在必得，天庭危在旦夕。
剧情版本二：
美猴王孙悟空，是东、西方人知道并熟悉的个中国神话故事中的小说人物 ，该片就是围绕美猴王而展开的神魔两界的故事：自盘古开天辟地以来，神魔两族为争夺统领三界的权利而斗争，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，但因两小无猜的好友九尾狐（夏梓桐饰）被杀害及误交魔界之王牛魔王（郭富城饰）而视天庭为敌。另一方面，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，展开连场神魔大战。
幕后花絮
由甄子丹本人“变脸”成为美猴王的上妆工序多达25道，每天脸部化妆都需要六个多小时，卸妆也差不多需要四个小时的时间。在电影拍摄的160天内，甄子丹光是化妆、卸妆的时间就足有1000多小时。
陈乔恩饰演的铁扇公主，现场，陈乔恩挥舞的只是一根小棍子。导演大喊“扇扇子”，陈乔恩就用力挥棍。孙悟空到了龙宫，看到金箍棒，口念“变大，再变大”，而眼前就一普通棍子，纹丝不动，甄子丹假装双手抱不住金箍棒，围着转圈。二郎神脸上最厉害的第三只眼也是后期制作的。演员何润东每天在额头上面贴一张贴纸，代表天眼。
陈乔恩饰演的“铁扇公主”造型孕相十足，“肚子”被缝在戏服上，搞得她穿上衣服就觉得肚子饿，胃口大开。
拍摄期间，甄子丹吃饭说话时都会一只手抓另一只手背。
扮演玉皇大帝的周润发则爆料甄子丹脾气大，郭富城在接受采访时也爆料甄子丹爱发脾气。
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