在为成为真正的神龙大侠而努力修行之际，熊猫阿宝（杰克·布莱克 Jack Black 配音）意外迎来了多年未见的生父李山（布莱恩·科兰斯顿 Bryan Cranston 配音）。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）现身，企图击败天下所有高手，进而统治武林。传说中，与世隔绝的熊猫村藏有对抗天煞的力量。为了拯救苍生，阿宝和父亲踏上归途；另一边，他的伙伴悍娇虎（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）和螳螂（塞斯·罗根 Seth Rogen 配音）联手拖住天煞。此时的阿宝不仅要完成蜕变，成为真正的熊猫大侠，还要带领村民美美（凯特·哈德森 Kate Hudson 配音）等新伙伴练成独门功夫，继承乌龟大师（兰德尔·杜克·金 Randall Duk Kim 配音）的遗志，共同抵御来势汹汹的天煞。
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山下大辉 鸟海浩辅 福岛润 岸尾大辅 松冈祯丞 宫田幸季 森久保祥太郎 代永翼 阿部敦 野岛健儿 宫野真守 下野纮 羽多野涉 中村悠一 小野大辅 内田雄马 游佐浩二 福山润 安元洋贵 伊藤健太郎