汉代有个书生叫刘向，上京赶考时，顺道登华山一游。华山上有一座神庙，庙神华岳三娘是一位美丽善良的仙女，自从被王母派遣到华山后，一直过着孤独寂寞的生活。这天，她正在庙中吟歌曼舞，消磨时光，突然发现一个书生跨进了庙门。
她急忙登上莲花宝座，化为一尊塑像。走进大殿的刘向，一眼就看到了三娘的塑像俊丽、温柔、安闲，刘向被深深吸引住了，心想要是能娶她做妻子该多幸福啊！可惜这只是一尊没有情感知觉的雕像。刘向怀着深深的遗憾，抑制不住内心的激动，取出笔墨，深情地在墙上抒写了自己对三娘的爱慕之情。
三娘默默地看着这一切，心中不禁百感交集。面前这个书生多么英俊倜傥，文采斐然，他对自己满怀深情，而自己又何尝不被他深深吸引，又何尝不爱恋他呢？可是，一个是上界仙女，一个是下方凡人，又哪能缔结姻缘呢？目送怅怅离去又依依不舍的刘向，三娘再也不能平静了。
她沉吟再三，终于决定不顾天条禁令，要与刘向结为夫妻。于是，三娘便化为一民间女子，追上刘向，向他道出了真情，从而二人两情依依，结为伉俪，恩爱无比。刘向考期将临，三娘已有孕在身，依依惜别之时，刘向赠给三娘一块祖传沉香，说日后生子可以“沉香”为名。二人十里相送，难舍难分。
刘向在京城一举中榜，被任命为扬州府巡按。就在他走马上任之时，华岳三娘却遭难了。原来，这时正值王母娘娘生日，在天宫大办蟠桃会，各路神仙均来赴会祝寿，可是三娘有孕在身，便推脱染病而留在华山。谁知，真情被三娘的哥哥二郎神知道了，二郎神勃然大怒，责怪妹妹私嫁凡人，触犯天条律令，要捉她上天受惩罚。三娘一身正气，毫不畏惧，况且她随身还有一件王母赠的宝物——宝莲灯，此物是三娘的镇山之宝，无论哪路妖魔，哪方神仙，只要宝莲灯大放异彩，都会被震慑称服，束手就擒的。
二郎神自知不敌，就令自己的天犬乘三娘休息之际，偷盗而出。这样，可怜的三娘就被二郎神压在华山下的黑云洞中。三娘在暗无天日的洞中生下了儿子沉香，为防不测，她偷偷恳求夜叉，将儿子送到扬州，留在其父刘向身边。
沉香长大了，渐渐懂事了，知道了母亲被压在华山下受苦，就一心想救出母亲三娘。他把想法对父亲说了，无奈刘向也只是一介文弱书生，只有叹气摇头。于是沉香便独自离家，去找母亲。他吃尽了千辛万苦，终于走到了华山。
可是母亲在哪里呢？这个只有八岁的孩子，不知所措，放声大哭起来。凄厉痛苦的哭喊声，在空谷回荡，惊动了路过此地的霹雳大仙。好心的大仙，问明情由，深为善良的三娘和受苦的孩子鸣不平，可是也无可奈何。于是他将沉香带回自己的住所。沉香在大仙的指点下，刻苦认真的学习，渐渐学会了六韬三略、百般武艺、七十三变。十六岁生日那天，沉香向师父辞行，要去华山救母。大仙称他有志气，并赠给他一柄萱花开山神斧。
沉香腾云驾雾，来到华山黑云洞前。他大声呼唤娘亲，声声穿透重重岩层，传入三娘耳中。三娘不由心情激荡，百感在心。她知儿子已长大成人，一片孝心来救自己，激动不已，就将沉香唤到洞前。三娘自知哥哥二郎神神通广大，当年大闹天宫的孙悟空也败在他手中；沉香又年幼，况且二郎神还盗去了宝莲灯，儿子哪能是他对手呢？所以，三娘叫沉香去向舅舅求情。
沉香飞身来到二郎庙，向二郎神苦苦哀求。谁知二郎神铁石心肠，不但不肯放出三娘，反而舞起三尖两刃刀，要向沉香下手。沉香怒不可遏，觉得二郎神欺人太甚，便抡起神斧，与他打起来。两人云里雾里，刀来斧往，山里水里，变龙变鱼；从天上杀到地上，再从人间杀回天宫；直杀得山摇地动，江翻海捣，天昏地暗。
这件事惊动了太白金星，派了四位大仙去看个究竟。四仙姑在云端里看了一阵，觉得二郎神身为舅舅，如此凶狠地对待一个孩子，太无情无义了。于是相互使了眼色，暗中助了沉香一臂之力。沉香越斗越勇，越战战神，二郎神再也招架不住，只得落荒而逃，宝莲灯也落入了沉香之手。
沉香立即飞回华山，举起萱花开山神斧，奋力猛劈。只听得“轰隆隆”一声巨响，地动山摇，华山裂开了。沉香急忙找到黑云洞，救出了母亲。整整十六年，受尽了苦难的三娘才重见天日，她与儿子紧紧抱在一起，百感交集，泪流满面。
后来，二郎神也向三娘、沉香认了错；沉香也被玉帝敕封了仙职。从此，三娘、刘向和他们的英雄儿子沉香全家团圆，永远幸福地生活在一起啦。
