接着上一集，唐僧师徒人又继续上路了。然而这日唐僧（江华 饰）发了一个噩梦，梦中故乡长安城经历了一场浩劫，一只巨猴正在大肆破坏，而为了保护义兄唐太宗，唐僧自己亦惨死！噩梦惊醒的唐僧知道自己是金禅子转世，这绝非一个简单的梦，而是上天给他的预示。于是，唐僧决定叫悟空（陈浩民 饰）、八戒（黎耀祥 饰）和沙僧（麦长青 饰）兵分三路赶回长安，阻止这场绝世浩劫。随后，唐僧还是不放心，决定不可为而为之，自己亲自步行走回长安城，阻止这场劫难。
《康熙微服私访记3》沿袭前两部借古讽今、针贬时弊的新派古装轻喜剧作品风格，分为“锦袍记”、“食盒记”和“铃铛记”三个单元故事组成。“锦袍记”中康熙（张国立饰）派大太监三德子（赵亮饰）回故里调查贪官一事，然而当牵扯进亲情之后事情开始变得难以取舍；“食盒记”由宜妃（邓婕饰）的亲戚噶礼送的食盒引发；而在“铃铛记”中，康熙竟然独身离宫，当起了普通老百姓。
品学兼优的乖乖仔路非（钟汉良 饰）和叛逆任性的不良少女辛辰（江疏影 饰）之间碰撞出的爱情的火花，然而，年少的莽撞和生出的种种误会另两人最终分道扬镳再无联系。一晃眼十年过去，出国深造的路非再度回到旧地，他的目的只有一个，就是找回同他在时间的河流里走散了的辛辰。
全运会上，电视台体育频道实习记者唐心奉命采访50米手枪慢射项目冠军，却发现对方并非大家看好的老将杜凌枫，而是四年前自己偷偷喜欢过的“射击馆辅导员”沈清源。沈清源在采访中的冷漠态度，让唐心大受打击，口吃起来，职场生涯也险被断送。唐心索性 以跟踪报道、制作节目等名义接近沈清源，试图从根源上解决问题。在省射击队，她邂逅了不甘落败的前手枪慢射冠军杜凌枫、争强好胜的女子气步枪选手石小辞、面嘻哈一面严肃的孪生兄弟陈宁陈海，制作出了备受欢迎的射击节目，破除了职场危机。亚锦赛召开在即，石小辞意外受伤，她选择将射击梦想交给杜凌风，唐心则在省队心理医生丁芳的帮助下，化解了沈清源埋藏至深的心结。昔日针锋相对的沈清源与杜凌枫最终冰释前嫌，他们怀抱着梦想与爱，并肩站在射击舞台上，向荣誉发起了更高的冲刺。
从小以女侠自居的陈真（谭松韵饰）个性率真，是个化妆品销售。在一场时尚秀上，她意外令她遇到了特效化妆界的翘楚王翼（张丹峰饰），开启了她对于特效化妆职业的无限向往。发誓寻找到亲生母亲的王翼回国后无心经营家族生意，却被迫卷入与同父异母弟弟王霄的情感和商业竞争中。志仁帮助陈真在特效化妆行业不断成长，完成了一个个浪漫温馨的特化案例，两人渐生情愫，而暗恋陈真的宋前进、心系王翼的沈芸、仰慕王霄的沙恬等人更是为两人设置了一道道难关。王翼终于找回母亲，在初恋女友秀明、特效造型师好友雷子凡和陈真的帮助下，解决职场危机并获得成功。被嫉妒和仇恨冲昏头脑的王霄走投无路，王翼以宽厚之心原谅弟弟完成救赎。一场温馨的婚礼在古朴的小教堂举行，属于俩人的幸福终于降临。
