天神爱上凡人，这原本就是不被允许的事情。但是，天宫中的三圣母（徐帆 配音）却执意爱上了人间的书生刘彦昌。不顾二郎神（姜文 配音）的反对，三圣母带着神器宝莲灯私下凡间与刘彦昌私定终身并生下一子取名叫沉香。平静、幸福的七年很快就过去了，有一天二郎神突然下凡，并用小沉香威胁三圣母交出宝莲灯并被其压在华山下。一个美好的家庭也由此破碎。沉香从土地神口中知道了自己的身世，为了夺回宝莲灯，救出母亲，由此踏上了艰辛的寻母之路。多年的磨练，让沉香成长为一个英勇的少年，并在孙悟空（陈佩斯 配音）的点拨下，获得一把神斧，最终宝莲灯与沉香合二为一，战胜了二郎神，劈开华山，救出了母亲。

某日，小新（矢岛晶子 配音）、小葵和美伢（楢桥美纪 配音）被一群神秘人物绑架，醒来之后发现身处一间神秘的基地之内，原来，这里是名为“温泉G组”的秘密组织，意在保护对于日本来说十分珍贵的温泉。然而，横空出世的污垢达人博士（家弓家正 配音）企图利用“地球温泉计划”将温泉G组彻底击垮。
唯一能够阻止污垢达人博士的阴谋的，就只有仅存在于传说之中的“黄金之魂温泉”，而组员们经过调查，发现该温泉正好处于小新他们家地下。小新一家人决定帮助温泉G组的同胞们找到黄金之魂温泉，却遭到了污垢达人博士的袭击，并且最终沦为俘虏遭受了酷刑。