Po dan teman-temannya berjuang untuk menghentikan penjahat merak yang hendak menaklukkan Tiongkok dengan senjata baru yang mematikan, namun sang Prajurit Naga harus terlebih dahulu berdamai dengan masa lalunya . Setelah setahun menjadi prajurit naga, Po (Hitam) yang gemuk namun tak kenal takut menjadi pahlawan di Tiongkok bersama dengan Bangau (Cross), Mantis (Rogen), Monyet (Chan), Viper (Liu), Tigress (Jolie), dan Shifu. Semua orang siap bertarung, tapi Po tidak siap saat mengetahui Shen adalah musuhnya saat masih bayi . Po, Prajurit Naga yang gemuk namun tak kenal takut, kini berpuas diri, menjalani kehidupan yang manis dan mudah bersama teman-temannya yang sama-sama tercerahkan - Harimau, Viper, Monyet, Bangau, dan Mantis - di Lembah Damai yang tenang . Namun, merak jahat, Lord Shen, dan senjata rahasianya yang tak terkalahkan tiba-tiba muncul, mengancam untuk menaklukkan Tiongkok . Sekarang, sebelum musuh baru yang tangguh ini, master Kung Fu hitam-putih perlu menyelidiki jauh ke dalam asal-usulnya yang tidak diketahui untuk mendapatkan kesempatan bertarung, yang terpenting, penuhi takdirnya; Seekor panda jantan yang masih dalam pelatihan kung fu terlebih dahulu harus menghadapi masa lalunya demi mengalahkan seekor merak jahat yang ingin memerintah dan mengambil alih Tiongkok .

Dengan bantuan sekutunya, panda harus menempuh perjalanan panjang untuk menghadapi masa lalunya Dahulu kala, Lord Shen (Gary Oldman), pewaris klan merak yang memerintah Kota Gongmen di Tiongkok, berusaha memanfaatkan kekuatan kembang api sebagai senjata untuk memerintah seluruh negeri . Ketika dia mengetahui dari peramal kambing istana hitam dan putih" suatu hari nanti akan mengalahkannya, Shen berasumsi yang dia maksud adalah panda raksasa dan memusnahkan mereka untuk menghindari ramalan tersebut . Orang tua Shen merasa ngeri dengan kekejaman ini dan mengasingkan Shen, yang bersumpah akan membalas dendam . Dua puluh tahun kemudian, mewujudkan mimpinya sebagai Prajurit Naga, melindungi Lembah Kedamaian bersama teman-temannya dan sesama master kung fu, Furious Five, tetapi diberitahu oleh Master Shifu (Dustin Hoffman) bahwa dia belum mencapai kedamaian batin . Saat melawan sekelompok yang telah mencuri logam murni untuk Lord Shen, perhatian Po terganggu oleh simbol di kepala baju besi serigala (Danny McBride), yang menyebabkan Po teringat kilas balik tentang ibunya dan memungkinkan para serigala melarikan diri . Po bertanya pada ayah angsanya berasal, tapi Ping hanya bisa memberitahunya bahwa dia menemukan Po saat masih bayi di dalam peti lobak dan mengadopsinya .

Setelah itu, Shifu menerima kabar bahwa Master Thundering Rhino (Victor Garber), pemimpin dewan kung fu yang melindungi Kota Gongmen, telah dengan senjata barunya yang dikembangkan, sebuah meriam, yang mengancam untuk menghancurkan tradisi kung fu . Po dan Lima pergi untuk menghentikannya, mencapai Kota Gongmen untuk menemukannya di bawah kendali pasukan Shen . Para pahlawan menemukan dua anggota dewan yang dipenjara, Master Haysbert) dan Croc (Jean-Claude Van Damme), dan meminta bantuan mereka untuk membebaskan kota, namun kedua tuan tersebut menyebutkan ketidakberdayaan mereka terhadap senjata Shen dan menolak untuk melarikan diri . Po dan Lima kemudian ditemukan oleh pemimpin serigala, yang memperingatkan Shen, hanya untuk ditangkap . Setelah dibawa ke hadapan Shen di menaranya, Po dan Lima membebaskan diri dan menghancurkan meriam Shen . Namun, Crane membakar sayapnya dan Po kembali terganggu oleh kilas balik saat melihat simbol yang sama seperti bulu, memungkinkan Shen untuk melarikan diri dan menghancurkan menara dengan persenjataan meriam . Setelah melarikan diri, Tigress (Angelina Jolie) menghadapkan Po atas gangguannya . Po menjelaskan bahwa dia mengingat kehadiran Shen pada malam dia dipisahkan dari orang tuanya, dan mempertanyakan Shen tentang masa lalunya . Meskipun berempati, Tigress memerintahkan dia untuk tetap tinggal demi keselamatannya sendiri .

Po tetap menerobos ke pabrik meriam Shen untuk menghadapi Shen, secara tidak sengaja menggagalkan upaya Lima' untuk menghancurkan pabrik . Shen mengklaim bahwa Po' meninggalkannya sebelum dia meledakkan Po keluar dari pabrik dan menangkap Lima . Po diselamatkan oleh peramal Shen, yang telah diasingkan oleh Shen ke desa yang hancur tempat Po dilahirkan . Dipandu oleh peramal untuk merangkul masa lalunya, Po ingat membahayakan diri mereka sendiri untuk menyelamatkannya dari pasukan Shen, ibunya menyembunyikannya di dalam peti sebelum dia ditundukkan . Selanjutnya, Peramal mengingatkan Po bahwa meskipun terjadi tragedi ini, dia telah menjalani kehidupan yang bahagia dan memuaskan di Lembah Kedamaian . Mencapai batin kembali ke Kota Gongmen untuk menyelamatkan Lima tawanan agar tidak dieksekusi oleh Shen di pelabuhan kota . Selama pertempuran berikutnya (di mana Shifu berpartisipasi setelah membujuk Ox dan Croc untuk melakukan hal yang sama), Po menggunakan kedamaian batinnya untuk mengukur kekuatan Shen melawan armada Shen . Dia kemudian mendesak Shen untuk melepaskan masa lalunya sendiri, tetapi Shen menolak dan menyerang Po sampai Shen secara tidak sengaja memotong tali yang menahan meriam terakhirnya, yang jatuh dan meremukkannya sampai mati . Kemenangan, Po kembali ke bersatu kembali dengan Tuan . Ping, menyatakan dia sebagai ayahnya .

Pada saat yang sama, ayah biologis Po (Fred Tatasciore) terlihat hidup di desa tersembunyi yang dihuni oleh panda yang masih hidup, merasakan bahwa putranya juga hidup .