东胜神州傲来国海边有一花果山，山顶一石，秉受日月精华，产下一个石猴。石猴在花果山做了众猴之王，为求长生，出海求仙，在西牛贺州拜菩提祖师为师。祖师为其取法名孙悟空，并授与七十二般变化及翻筋斗云之法。孙悟空回到花果山，占山为王，号为美猴王。苦于无兵刃，遂去东海龙宫求取，龙王及兄弟送他一支如意金箍棒及一身披挂。孙悟空又去幽冥界把自己的名字从生死簿上勾掉。龙王，地藏王上天庭告状，太白金星建议招安孙悟空，玉帝准奏。
玉帝封孙悟空做“弼马温”，着他看管马匹。孙悟空后得知此官职卑微，大怒，打出南天门，回花果山，自封为“齐天大圣”。
托塔天王李靖及哪吒三太子奉旨兴师捉拿孙悟空，被孙悟空打败，回天庭复旨。太白金星奏请玉帝降旨封孙悟空为齐天大圣，但不给他事务与俸禄。玉帝准奏。孙悟空应太白金星之请，再入天宫。玉帝封其为齐天大圣，并赐齐天大圣府。孙悟空在天上无事，每日交朋结义，不论尊卑。玉帝怕他闲中生事，让其看管蟠桃园。孙悟空偷吃蟠桃，又搅了王母娘娘的蟠桃盛会，偷吃了太上老君的仙丹，惧祸，回到花果山。
玉帝派天神捉拿孙悟空，双方相持不下。观音菩萨举荐二郎神制伏孙悟空，孙悟空被二郎神擒获。玉帝令天神将其处死，孙悟空却毫发无损。太上老君将其关入八卦炉，孙悟空不但不死，还炼就一双火眼金睛。如来佛祖应玉帝之请，降伏孙悟空，将其压在五行山下，让他饥食铁丸，渴饮铜汁。
如来因南赡部州之人贪淫乐祸，多杀多争，令观音菩萨去东土觅一人，来西天取经，以普渡众生。
唐太宗开科取士，青年陈光蕊高中状元，又娶相府殷小姐为妻。之后，官拜江州州主。陈光蕊携妻赴任，路上，被贼人刘洪谋害，妻子被占。殷氏产下一子，抛入江中，被金山寺寺僧搭救。此子十八年后受戒，法名玄奘。玄奘终与母亲相见，又求见外祖父，报了血仇。
泾河龙王触犯天条，罪当斩首，求唐太宗搭救。太宗允诺，但未能救起。龙王至阴间，告太宗允诺而食言，太宗魂被迫入阴间对质。还生后，太宗修建“水陆大会”，超度阴间所见孤魂。请玄奘主持法事，开经讲法。这时，南海观音亦至长安，寻找取经人，指化玄奘，令其去西天取经。唐太宗认玄奘为御弟，赐号三藏，送出长安。
唐僧西行，出离大唐边界，便遇魔王寅将军，被太白金星搭救。至五行山下，救出孙悟空，赐号孙行者。路上，孙悟空打死六个强盗，不堪唐僧数落，一怒之下去了龙宫。唐僧接受观音赠送的用来钳制孙悟空的两件东西——嵌金花帽与紧箍咒。悟空听从龙王劝告，回到唐僧身边，无意间戴上花帽，却再也摘取不下。唐僧念咒，悟空头痛。自此，悟空受制于唐僧。
二人至鹰愁涧，收了小白龙，小白龙化作白马，供唐僧骑乘。在观音院，悟空卖弄唐僧的锦褊袈裟，金池长老心生贪念，欲火烧唐僧师徒，却被悟空弄法反烧了禅院。袈裟被黑风怪窃走。孙悟空求助观音，设计让观音化作黑风怪的妖友，自己化作仙丹，诱黑风怪吞下，黑风怪降伏。
师徒继续西行，至高老庄，得知庄主女儿被一妖怪强占，悟空擒拿此妖，追至云栈洞。知妖怪原是天庭的天蓬元帅，因调戏嫦娥，被贬下界，错投猪胎，故形貌像猪。经观音收伏，赐名猪悟能，在此等候取经人。孙悟空引他拜见唐僧，唐僧收其为徒，赐号八戒。
过浮屠山，乌巢禅师传授唐僧《多心经》。
过黄风岭遇黄风怪，悟空请来须弥山灵吉菩萨，收伏此怪。
在流沙河，唐僧收被观音点化的沙悟净为三弟子，赐号沙和尚。师徒四人跋山涉水，往西天取经。
观音欲试四人道心，与黎山老母等化成美女，招四人为婿。唐僧等三人不为所动，只有八戒迷恋女色，被菩萨吊在树上。
到万寿山五庄观，悟空等偷吃人参果，并推倒仙树，被拿获。观音应悟空之请，用甘露救活仙树。
白骨精要吃唐僧，悟空三打白骨精。唐僧不识妖怪，听八戒谗言，错逐悟空，自己又被黄袍怪拿住，并被其变为老虎。沙僧亦被捉。八戒经白龙马劝说，到花果山用激将法请悟空救师傅。悟空救出师傅，师徒言归于好。
平顶山莲花洞金角大王、银角大王捉住唐僧欲食其肉，悟空与之斗智斗勇，骗来妖精的五件宝贝，降伏二妖。
狮精把乌鸡国国王推入井中淹死，自己化为国王。真国王鬼魂求唐僧搭救。悟空从太上老君处讨来金丹，救活国王。
牛魔王之子红孩儿据守火云洞，欲吃唐僧。悟空惧其三昧真火，请观音帮忙。观音降伏红孩儿，收其为善财童子。
孙悟空又请西海龙王太子帮助擒获黑水河鼍龙。在车迟国，悟空与三位妖魔国师——虎力鹿力、羊力大仙斗法，妖魔战败，现了原形。
经通天河，遇观音座前莲花池内成精为妖的金鱼，金鱼作法把唐僧摄入水府。观音赶来，收走金鱼。
太上老君的坐骑青牛偷了老君的金刚镯下界为妖，在金兜洞把唐僧捉住。悟空请来天神助战，不能取胜，找到太上老君处，责其收伏青牛。
唐僧、八戒饮子母河水受孕。悟空取来落胎泉水，解了二人胎气。西梁女国王欲强招唐僧为夫婿，悟空等智赚关文，出关西去。
琵琶洞蝎子精摄走唐僧，悟空请来昴日星官，星官化作大公鸡，使妖怪现原形而死。
六耳猕猴变成悟空模样，又令小妖们化成其他三人模样，欲上西天骗取真经。真假悟空大战，众多神佛不能分辨，直到西天雷音寺，如来说出猕猴本相，悟空打死六耳猕猴。
为过火焰山，悟空向铁扇公主借芭蕉扇灭火。铁扇公主恨悟空收伏其子红孩儿，不肯借。悟空与铁扇公主、牛魔王斗智斗勇，借天兵神力，降伏二怪，扑灭大火。
万圣老龙和九头虫驸马盗走祭赛国镇国之宝舍利子。悟空斗败二人，夺回佛宝。
荆棘岭，唐僧被树精、木怪迷惑联句对诗。
弥勒佛前黄眉童子下界作怪，假幻雷音寺，唐僧上当被擒。弥勒佛收伏为怪的童子。
过小西天，悟空打死蛇精。八戒用嘴拱开稀柿衢。
悟空为朱紫国国王治病，败獬豸洞妖怪金毛吼，救回王后。
盘丝洞蜘蛛精缠陷唐僧，悟空打死蜘蛛精。黄花观蜈蚣精又药翻唐僧，紫云山毗蓝婆应悟空之请，消除此怪。
经狮驼山，又有青狮、白象、大鹏作怪，众菩萨罗汉帮助降伏三怪。
比丘国王被寿星坐骑白鹿所化的国丈迷惑，欲用一千一百一十一个小儿心肝做药引，悟空解救婴儿，打退妖怪，寿星赶来收走白鹿怪。
陷空山无底洞老鼠精虏唐僧，欲与之成亲。李天王押走老鼠精。
灭法国王发愿杀一万僧人，悟空施法剃去国王、王后等人头发，国王回心转意，改灭法国为钦法国。
隐雾山连环洞豹子精欲吃唐僧肉，被悟空用瞌睡虫睡倒，八戒将其打死。
凤仙郡大旱，郡侯张榜求雨。悟空劝郡侯向善，天降甘雨。
在玉华州，黄狮精盗走悟空等三人兵器。悟空等夺回兵器，黄狮精投奔九灵元圣，太乙救苦天尊收伏九灵元圣，此怪为天尊坐骑九头狮子所化。
金平府，唐僧被玄英洞妖怪摄去，悟空请天上四位星宿帮忙捉怪，把妖怪斩首示众。
月宫玉兔化为天竺国公主抛绣球给唐僧，欲招之为婿。悟空会合太白星君擒伏玉兔，救回真公主。
镇台府地灵县寇员外家遭劫，员外丧生。唐僧师徒被当作强盗收监，悟空入地府招回寇员外魂，真相大白。
师徒历尽磨难，终至灵山，拜见佛祖如来，因不肯贿赂阿傩、伽叶二尊者，只取得无字经。燃灯古佛指使白雄尊者夺落经卷。四人又返回雷音寺，求有字真经。四人在回东土路上，经通天河，被老鼋连人带经翻人河中，经卷遭水，残缺不全。
佛经送回长安，四人真身重返灵山听封：三奘被封旃檀功德佛；悟空为斗战胜佛；八戒为净坛使者；沙僧为金身罗汉；白龙马为八部天龙，各归本位。