影片讲述在清末的上海，一个顽皮的弄堂少年阿榔阴差阳错进入江南制造局成为学徒，从而开始了他的精彩人生冒险。在师父陈铁寒的谆谆教导下，阿榔潜心学习机造技艺，逐渐成长为顶尖机匠，面对敌方间谍的不断纠缠，在自强不息与百折不挠中制造出了重要的国产军械。

在遥远的东方傲来国，一枚承受了日精月华的石头突然炸裂，从里面蹦出了一只石猴（李扬 饰）。石猴在附近的花果山占山为王，逍遥自在，好不快活。只可惜他虽天赋神力，却没有一件得心应手的兵器。在老猴的建议下，美猴王入龙宫，强从东海龙王（陈凯歌 饰）那里讨来定海神针金箍棒。龙王一纸诉状告到天庭，玉帝（陈道明 饰）接受太白金星（张国立 饰）的建议，先后将美猴王骗到天宫作弼马温、管理蟠桃园。发觉被骗的美猴王怒砸马栏、破坏蟠桃宴，返回花果山自命齐天大圣。由此和十万天兵天将展开了惊心动魄的大战…… 本片根据中国古典四大名著之一的《西游记》改编，是上海美术电影制片厂经典名作的重新修复的版本。