历经千辛万苦，唐僧（吴亦凡 饰）、孙悟空（林更新 饰）、猪八戒（杨一威 饰）、沙僧（巴特尔 饰）这支取经团队朝着最终的目标持续前进，然而这一过程中他们不仅忍饥挨饿，还矛盾频生，似乎随时都有分裂的危险。尤其法师念念不忘死去的段小姐（舒淇 饰），而这件事也成为他和悟空之间矛盾和争吵的根源。在摆脱了蜘蛛精的纠缠后，师徒四人来至充满童趣的比丘国。比丘国王（包贝尔 饰）精神错乱，如同孩子般喜怒无常。国师九宫真人（姚晨 饰）将师徒迎进王宫，虽百般叮咛，却仍引出不少的乱子，甚至还揪出了藏在宫中的狡猾妖怪。
冒险仍在继续，师徒间的危机一触即发……

大唐年间妖魔横行，一小渔村因为饱受鱼妖之害请来道士（冯勉恒 饰）除妖，年轻驱魔人陈玄奘（文章 饰）前来帮忙却被误认为骗子，幸亏职业赏金驱魔人段小姐（舒淇 饰）帮助玄奘制服了鱼妖真身（李尚正 饰）。二人又在高家庄为制服猪妖猪刚鬣（陈炳强 饰） 而再次相遇，这次除妖没有成功 ，但是段小姐却对玄奘二见钟情。玄奘求助师父，得知除妖的办法是去找被压在五指山下的孙悟空（黄渤 饰）帮忙，于是他准备前往五指山，途中又遇到段小姐和手下五煞，段小姐连蒙带哄想与玄奘在一起却屡次遭拒，在四妹（周秀娜 饰）调教下想变得更有女人味却适得其反。二人决裂后玄奘独自上路，与此同时降魔师（释延能 饰）、天残脚（张超理 饰）、空虚公子（罗志祥 饰）也一同前往除妖。经过千辛万苦玄奘终于找到孙悟空，段小姐又再次出现并交给玄奘一件重要的东西，猪妖终于被降服，但是更大的危机又出现在了玄奘面前，原来孙悟空与传闻中不一样，玄奘的除魔之路能否继续？
本片是周星驰多年之后的力作，演员阵容延续了以往，除了主演外，还请了诸如卢正雨、杨迪等网络红人加盟。

至尊宝（周星驰 饰）被月光宝盒带回到五百年前，遇见紫霞仙子（朱茵 饰），被对方打上烙印成为对方的人，并发觉自己已变成孙悟空。
紫霞与青霞（朱茵 饰）本是如来佛祖座前日月神灯的灯芯（白天是紫霞，晚上是青霞），二人虽然同一肉身却仇恨颇深，因此紫霞立下誓言，谁能拔出她手中的紫青宝剑，谁就是她的意中人。紫青宝剑被至尊宝于不经意间拔出，紫霞决定以身相许，却遭一心记挂白晶晶（莫文蔚 饰）的至尊宝拒绝。后牛魔王救下迷失在沙漠中的紫霞，并逼紫霞与他成婚，关键时刻，至尊宝现身。