唐僧師徒四人西行取經受阻于火焰山，孫悟空與豬八戒赴翠屏山芭蕉洞向鐵扇公主借滅火的芭蕉扇。遭拒后，悟空化身小蟲潛入鐵扇公主腹中取得假扇；八戒繼而偽裝牛魔王從鐵扇公主處騙得真扇。恰逢牛魔王與狐貍精宴飲歸家，識破騙局后化作悟空模樣從八戒手中奪回真扇。最終孫悟空與牛魔王展開變化斗法，鄉親們合力協助下制服牛魔王，奪回寶扇熄滅火焰山烈焰。該片借神話題材影射日本侵略者，以抗戰時期民眾團結抗敵精神為創作背景。作為中國首部長篇有聲立體動畫電影，其藝術成就直接影響了手冢治蟲等國際動畫大師的職業選擇。