从前有位书生名叫刘彦昌。他上京赶考时顺便游览了华山。在华山上，有一座庙宇，庙里的神明是三圣母，她是玉帝的外甥女。三圣母美丽善良，自从接受王母的派遣来到华山后，就过上了孤独的生活。这一天，她在庙中吟唱舞蹈，打发时光，突然看见一个书生走进庙里。她赶忙登上莲花宝座，化为一尊雕像。刘彦昌走进大殿时，立刻被三圣母的雕像所吸引，她的美丽、温柔让他深感震动，心里想着如果能娶她为妻该是多么幸福啊！可惜她只是一尊没有情感的雕像。刘彦昌怀着深深的遗憾，无法抑制内心的激动，拿出笔墨，在墙上倾诉自己对三圣母的爱慕之情。
三圣母默默注视着眼前的一切，心中涌起万般情绪。眼前的书生英俊潇洒，才华横溢，对她情深意切，而她又何曾不被他深深吸引，心中也无不爱慕？可她是上界的仙女，而他不过是凡人，二人又如何能够结为连理呢？目送刘彦昌离去时的无奈与不舍，三娘心中再也无法平静。经过深思熟虑，她终于决定不顾天条的禁令，愿意与刘彦昌成婚。于是，三圣母化身为普通女子，追上刘彦昌，向他倾诉了自己的真情。从此，两人情投意合，携手共度余生。临近刘彦昌的考试，三圣母已怀有身孕。在依依惜别之际，刘彦昌送给三圣母一块祖传的沉香，告诉她日后若生下儿子，可以以“沉香”为名。他们一同走出十八里，难舍难分。
刘彦昌在京城考试中顺利中榜，被任命为扬州府的巡按。在他即将上任之际，三圣母却遇到了麻烦。原来，这时恰逢王母娘娘的生日，在天宫举行盛大的蟠桃会，各路神仙都来祝寿。然而，三圣母因怀有身孕，推辞因病留在华山。没想到她的哥哥得知真相后，愤怒不已，责怪妹妹私自嫁给凡人，违反天规，决心将她抓回天界受罚。三圣母心中正义，毫不畏惧，再者，她还携有王母赐予的宝莲灯，这是她的镇山之宝，任何妖魔或神仙只需看到宝莲灯的光芒，都会心生畏惧，自愿投降。可她的哥哥不敌，只好派天犬趁三圣母休息时，将宝莲灯盗走。结果，三圣母无辜被囚禁在华山下的黑云洞中。在这个暗无天日的洞穴中，三圣母生下了儿子沉香。为防万一，她悄悄请求夜叉把儿子送到扬州，留在刘彦昌身边。
沉香长大后，逐渐懂事，知道母亲被压在华山下受苦，心中一直想着要救出母亲。他将自己的想法告诉了父亲，但刘彦昌只是一个文弱书生，听后只能叹气摇头。因此，沉香决定独自一人离开家，去寻找母亲。途中经历了无数艰难，终于来到了华山。可是，母亲究竟在哪里呢？这个只有八岁的孩子感到无助，忍不住放声大哭，凄厉的哭声在山谷中回荡，吸引了路过的霹雳大仙。大仙了解到情况后，对善良的三圣母和苦命的孩子感到不平，但也无能为力。于是，他把沉香带回自己的洞府。在大仙的指导下，沉香刻苦学习，渐渐掌握了六韬三略、各种武艺以及七十三变。十六岁生日那天，沉香向师父告别，决定去华山救母亲。大仙见他有志气，便赠予他一把宣花开山神斧。
沉香乘风而来，来到华山的黑云洞前。他高声喊着母亲，声音穿透了厚厚的岩石，传入三圣母的耳中。三圣母心中一阵激动，感慨万千。她明白儿子已经长大成人，带着满腔的孝心来救她，感到无比激动，于是将沉香唤至洞前。三圣母心里清楚自己的哥哥，而沉香年纪尚小，并且还盗走了宝莲灯，怎么会是哥哥的对手呢？因此，三圣母建议沉香去向舅舅求情。
沉香飞奔而来，向舅舅哀求。然而，舅舅铁石心肠，不仅不肯释放三圣母，反而准备向沉香发起攻击。沉香怒火中烧，觉得对方太过分，便举起神斧与之激烈搏斗。两人在云间斗得不可开交，刀斧相撞，身形在山水间变化，从天际杀到地面，再从人间回到天宫。战斗震撼天地，山摇地动，江水翻涌，天昏地暗。这场斗争引起了太白金星的注意，他派出四位大仙前去查看情况。四位仙姑在云端观察了一会儿，认为作为舅舅竟如此无情对待一个孩子，实在太过无义。于是她们暗中给沉香提供了帮助，让他越战越勇。最终，敌人被迫退却，沉香也成功夺回了宝莲灯。
沉香立刻飞回华山，举起萱花开山神斧，用力一劈。只听“轰隆隆”一声巨响，地动山摇，华山裂开了。沉香迅速找到黑云洞，救出了他的母亲。经过整整十六年的苦难，三圣母终于重见天日，她与儿子紧紧相拥，泪流满面，心中百感交集。
后来，向三圣母和沉香道了歉，而沉香也获得了玉帝的封赏，成为仙人。从此，三圣母、刘彦昌和他们的英雄儿子沉香团圆在一起，过上了幸福的生活。
