當熊貓阿寶(杰克·布萊克 Jack Black 配音)為成為真正的神龍大俠做準備的時候，他的生父熊貓李山(布萊恩·科蘭斯頓 Bryan Cranston 配音)突然到訪。與此同時，擁有神秘力量的反派天煞(J·K·西蒙斯 J.K. Simmons 配音)登場，妄圖制服 所有高手，統治武林。相傳在與世隔絕的熊貓村有著對抗天煞的力量，為了拯救蒼生，阿寶與父親踏上了歸途，而阿寶的好伙伴悍嬌虎(安吉麗娜·朱莉 Angelina Jolie 配音)、金猴(成龍 配音)、靈蛇(劉玉玲 Lucy Liu 配音)、螳螂(塞斯·羅根 Seth Rogen 配音)則一同拖延天煞，阿寶不僅肩負著成為真正的熊貓大俠的使命，還要讓村民美美(凱特·哈德森 Kate Hudson 配音)等新伙伴練就新功夫，繼承烏龜大師(蘭德爾·杜克·金 Randall Duk Kim 配音)的遺志，共同抵擋天煞。