影片描写唐僧师徒4人去西天取经，受阻于火焰山。孙悟空、猪八戒到翠屏山芭蕉洞找牛魔王之妻铁扇公主借灭火的芭蕉扇，铁扇公主不肯借予。悟空和八戒与公主和牛魔王经过几个回合的斗法，终得宝扇，扇灭火焰山的烈火，登上取经的路程。

本片为邵氏电影《西游记》系列的第二部，虽名为《铁扇公主》，却包括三借芭蕉扇与三打白骨精两个故事，而且三打白骨精所占篇幅更多，这部电影来了个大胆创作，有两个白骨精，为一对姐妹，由当年邵氏最红的两位女星郑佩佩及何莉莉扮演。

唐僧师徒四人赶奔西天，渐觉热气蒸人。问及乡里，才知此地唤做火焰山，无春无秋，四季皆热，山周围八百里火焰。受阻于火焰山，孙悟空、猪八戒到翠屏山芭蕉洞找铁扇公主公主借灭火的芭蕉扇，铁扇公主不肯借予。孙悟空变只小虫钻进铁扇公主腹内大闹，结果拿到手的是一把假扇子。猪八戒又化作牛魔王的模样从铁扇公主手中骗到真扇。牛魔王这时正在跟狐狸精寻欢作乐，听到扇子被抢走了，赶紧回到家中，接着又化作孙悟空的模样从猪八戒手中骗回扇子。

这部《铁扇公主》的创作，标志着万氏兄弟在动画片编导、摄制技巧上达到了较完善的程度。他们吸取古典绘画和古典文化艺术的营养，使静止不动的中国山水画成功地搬上银幕，创作出具有中国民族形式特点的动画片。影片塑造了许多富有民间传说色彩的生动艺术形象，是万氏兄弟在艺术风格形成初期的重要代表作。 影片花了一年四个月时间绘制完成，他们组织的卡通班70多位学员都参加了绘制。在技术处理上也有新的突破，如在胶片上把火焰山染成红色，使火的效果尤为突出。影片摄制于抗战时期，片中体现了“全国人民联合对敌、争取抗战最后胜利”的隐喻意义，曾引起国内外广大观众的强烈反响。