当熊猫阿宝（杰克布莱克 Jack Black 配音）为成为真正的神龙大侠做准备的时候，他的生父——熊猫李山（布莱恩科兰斯顿 Bryan Cranston 配音）突然到访。与此同时，拥有神秘力量的反派天煞（JK西蒙斯 J.K. Simmons 配音）登场，妄图制服 所有高手，统治武林。相传在与世隔绝的熊猫村有着对抗天煞的力量，为了拯救苍生，阿宝与父亲踏上了归途，而阿宝的好伙伴悍娇虎（安吉丽娜朱莉 Angelina Jolie 配音）、金猴（成龙 配音）、灵蛇（刘玉玲 Lucy Liu 配音）、螳螂（塞斯罗根 Seth Rogen 配音）则一同拖延天煞，阿宝不仅肩负着成为真正的熊猫大侠的使命，还要让村民美美（凯特哈德森 Kate Hudson 配音）等新伙伴练就新功夫，继承乌龟大师（兰德尔杜克金 Randall Duk Kim 配音）的遗志，共同抵挡天煞。
