漢代有個書生叫劉向，上京趕考時，順道登華山一遊。華山上有一座神廟，廟神華岳三娘是一位美麗善良的仙女，自從被王母派遣到華山後，一直過著孤獨寂寞的生活。這天，她正在廟中吟歌曼舞，消磨時光，突然發現一個書生跨進了廟門。她急忙登上蓮花寶座，化為一尊塑像。走進大殿的劉向，一眼就看到了三娘的塑像俊麗、溫柔、安閒，劉向被深深吸引住了，心想要是能娶她做妻子該多幸福啊!可惜這只是一尊沒有情感知覺的雕像。劉向懷著深深的遺憾，抑制不住內心的激動，取出筆墨，深情地在牆上抒寫了自己對三娘的愛慕之情。
三娘默默地看著這一切，心中不禁百感交集。面前這個書生多麼英俊倜儻，文采斐然，他對自己滿懷深情，而自己又何嘗不被他深深吸引，又何嘗不愛戀他呢?可是，一個是上界仙女，一個是下方凡人，又哪能締結姻緣呢?目送悵悵離去又依依不捨的劉向，三娘再也不能平靜了。她沉吟再三，終於決定不顧天條禁令，要與劉向結為夫妻。於是，三娘便化為一民間女子，追上劉向，向他道出了真情，從而二人兩情依依，結為伉儷，恩愛無比。劉向考期將臨，三娘已有孕在身，依依惜別之時，劉向贈給三娘一塊祖傳沉香，說日後生子可以「沉香」為名。二人十里相送，難捨難分。
劉向在京城一舉中榜，被任命為揚州府巡按。就在他走馬上任之時，華岳三娘卻遭難了。原來，這時正值王母娘娘生日，在天宮大辦蟠桃會，各路神仙均來赴會祝壽，可是三娘有孕在身，便推脫染病而留在華山。誰知，真情被三娘的哥哥二郎神知道了，二郎神勃然大怒，責怪妹妹私嫁凡人，觸犯天條律令，要捉她上天受懲罰。三娘一身正氣，毫不畏懼，況且她隨身還有一件王母贈的寶物——寶蓮燈，此物是三娘的鎮山之寶，無論哪路妖魔，哪方神仙，只要寶蓮燈大放異彩，都會被震懾稱服，束手就擒的。二郎神自知不敵，就令自己的天犬乘三娘休息之際，偷盜而出。這樣，可憐的三娘就被二郎神壓在華山下的黑雲洞中。三娘在暗無天日的洞中生下了兒子沉香，為防不測，她偷偷懇求夜叉，將兒子送到揚州，留在其父劉向身邊。
沉香長大了，漸漸懂事了，知道了母親被壓在華山下受苦，就一心想救出母親三娘。他把想法對父親說了，無奈劉向也只是一介文弱書生，只有歎氣搖頭。於是沉香便獨自離家，去找母親。他吃盡了千辛萬苦，終於走到了華山。可是母親在哪裡呢?這個只有八歲的孩子，不知所措，放聲大哭起來。淒厲痛苦的哭喊聲，在空谷迴盪，驚動了路過此地的霹靂大仙。好心的大仙，問明情由，深為善良的三娘和受苦的孩子鳴不平，可是也無可奈何。於是他將沉香帶回自己的住所。沉香在大仙的指點下，刻苦認真的學習，漸漸學會了六韜三略、百般武藝、七十三變。十六歲生日那天，沉香向師父辭行，要去華山救母。大仙稱他有志氣，並贈給他一柄萱花開山神斧。
沉香騰雲駕霧，來到華山黑雲洞前。他大聲呼喚娘親，聲聲穿透重重岩層，傳入三娘耳中。三娘不由心情激盪，百感在心。她知兒子已長大成人，一片孝心來救自己，激動不已，就將沉香喚到洞前。三娘自知哥哥二郎神神通廣大，當年大鬧天宮的孫悟空也敗在他手中;沉香又年幼，況且二郎神還盜去了寶蓮燈，兒子哪能是他對手呢?所以，三娘叫沉香去向舅舅求情。
沉香飛身來到二郎廟，向二郎神苦苦哀求。誰知二郎神鐵石心腸，不但不肯放出三娘，反而舞起三尖兩刃刀，要向沉香下手。沉香怒不可遏，覺得二郎神欺人太甚，便掄起神斧，與他打起來。兩人云裡霧裡，刀來斧往，山裡水裡，變龍變魚;從天上殺到地上，再從人間殺回天宮;直殺得山搖地動，江翻海搗，天昏地暗。這件事驚動了太白金星，派了四位大仙去看個究竟。四仙姑在雲端裡看了一陣，覺得二郎神身為舅舅，如此凶狠地對待一個孩子，太無情無義了。於是相互使了眼色，暗中助了沉香一臂之力。沉香越鬥越勇，越戰戰神，二郎神再也招架不住，只得落荒而逃，寶蓮燈也落入了沉香之手。
沉香立即飛回華山，舉起萱花開山神斧，奮力猛劈。只聽得「轟隆隆」一聲巨響，地動山搖，華山裂開了。沉香急忙找到黑雲洞，救出了母親。整整十六年，受盡了苦難的三娘才重見天日，她與兒子緊緊抱在一起，百感交集，淚流滿面。
後來，二郎神也向三娘、沉香認了錯;沉香也被玉帝敕封了仙職。
從此，三娘、劉向和他們的英雄兒子沉香全家團圓，永遠幸福地生活在一起啦。