在唐代四人奔赴西天，逐悟空和猪八戒到达火焰山，发现此地称为火焰山，无春无秋，四季热气蒸人。被火焰所阻挡，他们前往翠屏山芭蕉洞寻求铁扇公主借来灭火的芭蕉扇。然而，铁扇公主拒绝了请求。
在奔波中，悟空变形为小虫钻入公主身体，引发动乱，最终拿下一把假扇子。猪八戒则化作牛魔王，从公主手中偷走真扇。
在此时，牛魔王正与狐狸精寻欢作乐，接受了骗子的套路。一听到扇子被偷走，立即回家。接着又化为悟空的模样，从猪八戒手中复仇并重取扇子。
影片结尾，悟空、八戒和乡亲们联手打败了牛魔王，终于得到宝扇，用以灭火并平息火焰山的烈火，开始上路行经。
影片中的牛魔王即代表日本侵略者的隐喻，在反抗战争时期为万氏兄弟带来鼓舞人心的力量。这部作品是中国首部长篇有声立体卡通（动画电影），由手冢治虫受《铁扇公主》影响而进入动画行业。
