未来世界外星黑暗势力突袭地球，上海成为了人类最后的希望。大学生江洋追随女指挥官林澜进入了上海堡垒成为一名指挥员。外星势力不断发动猛烈袭击，林澜受命保护击退外星人的秘密武器，江洋和几个好友所在的灰鹰小队则要迎战外星侵略者，保卫人类的最后一战最终在上海打响……

这不是西游记的任何章节，这是悟空的故事，彼时孙悟空（彭于晏 饰）还不是震撼天地的齐天大圣，他只是只桀傲不驯的猴子。天庭毁掉他的花果山以掌控众生命运，他便决心跟天庭对抗，毁掉一切戒律。在天庭，孙悟空遇到不能爱的阿紫（倪妮 饰），一生的宿敌杨戬（余文乐 饰），和思念昔日爱人 阿月的天蓬（欧豪 饰），他们的身份注定永生相杀，但其实不甘命运摆布的又何止孙悟空一人？却没想到反抗却带来更大的浩劫。他们所做的一切，究竟是不知天高地厚的热血轻狂，还是无奈宿命难改的压抑绝望？难道命运真的早已注定？悟空不服，他再次挥动金箍棒，要让这诸佛都烟消云散！

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。

北洋政府统治时期，盘踞上海的军阀武大帅之子武七（文章 饰）为洗刷耻辱，辗转找到了前清遗老马走日（姜文 饰）求助。在此之后，马走日和在法租界当警督的发小项飞田（葛优 饰）联手策划了名为“花域总统选举”的大型选美活动，和马从小就认识的现总统完颜英（舒淇 饰）成功卫冕。谁知就在繁华喧嚣的最顶点，命运之车竟急转直下驶向深渊。在一个平凡的早上，完颜陈尸郊野，张皇失措的马走日找到武七的姐姐武六（周韵 饰）及其母亲齐老师（洪晃 饰），希望通过大帅帮自己洗刷杀人犯的罪名，结果却盲打误撞救下了险些被整死的项飞田。背负杀人犯之名的马绝路逃亡，而武六则以该事件拍摄了名为《枪毙马走日》的电影，马的命运愈加扑朔迷离……
本片根据民国奇案“阎瑞生案”改编。