唐僧师徒四人赶到西天，渐渐感到热气蒸腾。问过村子，才知道这个地方叫火焰山，没有春天，也没有秋天，四季炎热，山上被八百里火焰包围着。困在火焰山，孙悟空和猪八戒去翠屏山芭蕉洞找铁扇公主借芭蕉扇灭火，铁扇公主不肯借。孙悟空变成一只小虫，钻进铁扇公主的肚子里大闹。结果弄了个假扇子。猪八戒变身牛魔王，从铁扇公主那里骗来了真扇子。此时，牛魔王正与狐狸精一起寻找快乐，试图找乐子，追求快感。他听说扇子被人拿走了，就赶紧回家，然后变成孙悟空从猪八戒那里把扇子骗回来。在影片的最后，悟空和八戒以及村民们联手打败了牛魔王，最终拿到了宝扇，扇出了火焰山的火种，登上了取经之旅。影片中的牛魔王其实是影射抗日战争时期的“日本鬼子”，万氏兄弟想借此片激发全国人民的抗战热情。本片是中国第一部长篇立体动画片（动画电影），手冢治虫也受到《铁扇公主》的影响，决定从事动画行业。