1947年，中国宁夏。中国两千年前的始皇帝：龙帝之墓在此挖掘出土。同时在美国，大探险家欧康诺（BrendanFraser饰）与夫人伊芙琳（MariaBello饰）应邀，将传说中能带来永生的宝石“香格里拉之眼”送往中国，以示中美两国人民友谊长存。不料，国民党军官（黄秋生饰）却和博物馆馆长勾结，当场抢走香格里拉之眼，继而唤醒了两千年前的邪恶力量——龙帝（李连杰饰），此时的龙帝不仅可以借助五行之力施暴，还可以变身为各种怪物涂炭天下生灵。欧康诺一家奋力与龙帝和他身后庞大的兵马俑队伍展开战斗，千年圣女紫媛（杨紫琼饰）与其女林娜（梁洛施饰）也入盟此支神圣的队伍，以期消灭龙帝，还世界以和平。
在古代中国，一个军阀将全国的王国统一成一个帝国，成为龙皇。他领导了一场内战，成为秦朝的创建者，他的部下烧毁了现有的书籍和卷轴。后来他下令修建中国的长城，并将敌人的尸体埋在长城下面。他学会了驾驭火、水、土、木、金——中国传统的五行元素。
然而，皇帝越来越担心他的死会结束他所取得的一切，并召唤了女巫紫苑。他派她和他的二把手明将军一起去一座古老的寺院寻找失落已久的甲骨，它掌握着永生的钥匙。她和明坠入爱河，尽管皇帝想要紫苑属于自己。当他的一名仆人目睹他们完成关系时，皇帝将明处死以示报复。然而，子渊预料到了这一点：子渊并没有给他想要的永生，而是诅咒了皇帝和他的士兵，从而将他们变成了兵马俑。
几个世纪后的 1946 年，里克和伊芙琳·奥康奈尔的儿子亚历克斯·奥康奈尔 (Alex O'Connell) 和他的考古学教授罗杰·威尔逊 (Roger Wilson) 发现了皇帝的陵墓。尽管遭到神秘女子的袭击，他们还是将石棺带到了上海。与此同时，英国政府委托瑞克和伊芙琳将一颗名为香格里拉之眼的宝石带回中国。
农历新年期间在上海，奥康奈尔一家得知威尔逊为杨将军及其助手崔上校领导的一个流氓军事派别工作，崔上校为亚历克斯的远征提供了财政支持。杨相信皇帝可以带领中国走出第二次世界大战和中国内战后的混乱，并使用香格里拉之眼复活他，香格里拉之眼含有来自香格里拉的神秘水。
复活后的皇帝接受了杨的服务，但杀死了威尔逊。奥康奈尔夫妇试图在林（之前袭击过亚历克斯的女人）的帮助下阻止他，但他逃脱了。琳透露她拥有唯一可以杀死皇帝的武器——一把被诅咒的匕首。
奥康奈尔夫妇和林与伊芙琳的兄弟乔纳森·卡纳汉一起前往喜马拉雅山的一座佛塔，这将揭示通往香格里拉的道路。在林召唤的雪人的帮助下，这群人挡住了杨的军队，但皇帝发现了香格里拉的位置。皇帝重伤了瑞克，而亚历克斯引发了雪崩，减缓了皇帝的追击。林带他们去了香格里拉，紫苑还活着，可以治愈瑞克的伤口。一行人发现林是袁的女儿，两人都因神秘之水而获得了永生。随着瑞克的康复，亚历克斯和林的关系越来越亲密，但林无法忍受爱上亚历克斯却只能眼睁睁地看着他变老和死亡。
帝与阳到来，帝沐浴水中，恢复人形，赐予海量神力。他变身为三头龙，偷走了诅咒匕首，绑架了林，然后飞回了他的坟墓。他复活了兵马俑，宣示了他的统治世界的意图，并指挥他们攻破长城，之后他们将所向无敌。
奥康夫妇和紫苑追击皇帝到了长城，紫苑利用甲骨文牺牲了她和林的不朽，组建了一支由复活的明将军领导的皇帝敌人的不死军队。当两支不死军团发生冲突时，亚历克斯救出了林。元与皇帝战斗并从他那里偷走了匕首，然后他对她造成了致命的伤害。她死后，将刀片交给了瑞克和亚历克斯。
皇帝撤退到长城内，但亚历克斯和瑞克与他对峙，而伊芙琳和林则与杨和崔作战。在战斗中，林成功地让杨进入了旋转状态。崔试图救杨，但两人都被压死了。经过一番激烈的战斗，瑞克和亚历克斯制服了皇帝，并用匕首刺伤了他，击败了他并摧毁了兵马俑。明和他的军队在进入来世之前短暂庆祝。
奥康奈尔一家和林回到上海，亚历克斯和林开始了恋爱关系。乔纳森带着香格里拉之眼搬到秘鲁，打算住在没有木乃伊的地方，却不知道那里很快就会发现木乃伊。