翠绿星的环境已经到了崩溃的边缘，国王一筹莫展。此时王子泰隆从宇宙中修炼归来，他身上带着一张古老的羊皮卷，据传那里有着熊猫乐园——潘达星的线索，泰隆和弟弟尚光踏上了寻找潘达星的旅程。在此期间，泰隆遇到了铃音、扣肉和空空，他们为了各自目的，一同旅行。 与此同时，土狼王派出手下潘朵拉、铁锤和红影，要在路上解决泰隆，切断熊猫族的希望，而潘朵拉还有另一个不为人知的身份…… 究竟泰隆能否突破重重障碍和伙伴寻找到传说中的潘达星呢？

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（J·K·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。

　　熊猫星球在百年庆典之时被邪恶的鼠司令一伙趁机占领，他控制所有的熊猫，把他们都变成了小丑，而太空熊猫和他的小伙伴则因为意外逃过一劫，来到了熊猫星球内部神秘的地下世界。在神秘的地下世界中太空熊猫为拯救熊猫一族勇敢的踏上了寻找熊猫一族最大的秘密神器，可鼠司令却另有打算，他要夺去熊猫一族的希望，更利用神器满足自己更大的野心，统治全宇宙。双方人马在神奇的地下世界中展开一系列的斗智斗勇，可太空熊猫却不知道危险早已逼近自己，面对亲情友情他将如何面对，太空熊猫能不能拯救熊猫星球……

　　宇宙中熊猫星球的太空熊猫为了保护熊猫星球与黑暗宇宙的天狼鼠大战，从而引发了宇宙大爆炸，随着宇宙大爆炸的能量旋窝，太空熊猫意外闯入地球，并结识地球上的小泰、小尚以及六福星球的啾啾马、哞哞牛、咩咩羊、咯咯鸡、汪汪狗、哼哼猪几个基因宝贝，大家在一起搞怪卖萌。 天狼鼠在宇宙大爆炸作用下变成了一块能量陨石跟随到了六福星球，后与黑精鼠合体后变成了基因怪兽，能力大增，他将太空熊猫分身解体。 大家为了挽救太空熊猫的五个分身，一起穿越时空，跨越金木水火土五个空间，大战黑精鼠和五大鼠王，最终获得胜利，告别基因宝贝六福星返回熊猫星球。

凤凰城自古以来由孔雀一族掌管，因为他们发明了美丽的烟火，给人们带来了快乐。然而凤凰城的继承人沈王爷却不满足于这些，他发现了烟火阴暗可怕的一面，并且野心勃勃。他的父母得知后，十分担忧，请来羊仙姑为沈王爷算上一卦。羊仙姑预言：如果再这样下去，沈王爷迟早会惹大祸，而在那时，会有一名黑白相间的武士打败他。沈王爷想要改写自己的命运，率领手下捣毁了熊猫的村庄。后来沈王爷成功造出了火炮，扬言可以毁灭天下功夫。于是阿宝也不负众望，成为了神龙武士，在一次与强盗的战争中他隐约想起了自己的一点身世，带着对身世的迷惑，前去凤凰城阻止王爷，这时沈王爷得知这世上还有阿宝这只熊猫的存在，也在命令手下抓他，阿宝和“盖世五侠”潜入凤凰城，结果遭遇沈王爷军队的追击，最后阿宝不仅了解到了自己的身世，还在对亲人的痛苦中悟到了内部的和平的真谛，还收获了来自于悍娇虎的爱情，终于打败了孔雀沈王爷。集中熊猫阿宝成为“神龙勇士”后，和他的朋友 飞虎女、仙鹤、猛螳螂、毒蛇、灵猴一起保护着他们居住的山谷。然而好景不长，强大的敌人孔雀出现，并计划用一个秘密武器征服武林、毁灭功夫。熊猫阿宝于是和他的朋友们踏上旅途，辗转整个中国寻找并摧毁那个武器。同时升为“神龙大侠”的阿宝接到师傅艰巨的任务，要准备他升为“神龙大侠”后的首次武林聚会，但这次聚会正好安排在过节的时候。以往这个日子，阿宝都是和鸭子老爸一起在面条店度过的。面对这样的囧境，“神龙大侠”也毫无头绪，在运用了自己的机智解决了所有的问题之后，面对所有的武林大侠，阿宝却怅然所失。直到典礼进行了，阿宝才突然发现，一切的武林荣誉在和老爸过节面前，都毫无意义。于是他赶回去和老爸做出美味面条招待朋友们，过上一个热闹的节日。中国传统的“孝道”在这部美国动画大片中被温暖地展现了出来。