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。
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