פו הדוב הלבן (ג'ק בלאק) חוזר אל הכפר שלו ומגלה עולם חדש של אתגרים כשהוא פוגש את אביו האבוד מזה זמן רב, מי שמגולם בקולו של בריאן קרנסטון. הפגישה מחזירה אותו לשורשיו ומציבה בפניו משימה חדשה: ללמד דור חדש של פנדות כיצד להגן על עצמם באמצעות קונג פו. במקביל, פו מתמודד עם האיום הגדול ביותר שעמד בפניו עד כה – אויב מסתורי וכוחני שמאיים להשמיד את כל מה שהוא אוהב. על מנת להתמודד עם האיום, פו נדרש ללמוד לא רק להילחם אלא גם להעמיק בהבנת כוח הפנימי שלו ובמשמעות האמיתית של להיות דרקון לוחם. הוא מוצא עצמו במרכזו של מסע רוחני שבו הוא לומד על ערכים של חברות, אמונה עצמית ועבודה משותפת. לאורך הדרך, פו מקבל עזרה מחבריו הוותיקים – טיגריסית (אנג'לינה ג'ולי), קראקן (ג'קי צ'אן), ונמרה (לוסי לו) – שמלווים אותו בניסיון להביס את האויב המאיים.
הסרט מתמקד גם בקשר בין פו לאביו, שמביא לידי ביטוי את המתח בין המסורת החדשה לישנה ואת הצורך של פו לאחד בין שני העולמות. תוך כדי אימונים והתגברות על קשיים, פו לומד להעצים את עצמו ואת סביבתו, ומגלה שהכוח האמיתי טמון ביחד ובאמונה ביכולת לשנות את הגורל. בסופו של דבר, פו והחברים מתכוננים לקרב מכריע שיקבע את עתיד הקונג פו והפנדות, כשהם נאבקים לא רק על הישרדותם אלא גם על שמירת המורשת והשלום בעולמם.
