Po bersiap untuk menjadi pemimpin spiritual di Lembah Damai, namun ia juga harus menunjuk orang lain untuk menggantikannya sebagai Pendekar Naga. Karena itu, dia harus memilih dan melatih pendekar kung fu yang baru. Namun dia bertemu dengan penyihir bernama Chameleon yang mencuri kekuatan para penjahat dari masa lalu.
Di sebuah tambang besi yang dikerjakan oleh sekumpulan kambing, tiba-tiba Tai Lung, musuh lama Kungfu Panda, muncul dan memporakporandakan tempat tersebut. Ia juga mengatakan akan menjarah semua desa dan akan membuat sang Pendekar Naga berlutut di hadapannya.
—
Saat ini, Po sedang melawan musuhnya yang berupa ikan pari. Dia menerima keluhan dari warga setempat yang sering diganggu oleh ikan pari tersebut. Namun, pada akhirnya, Po berhasil mengalahkannya dan membuat warga setempat senang serta menjadi tenang kembali.
Setelah mengalahkan ikan pari, Po kembali ke desanya dan semua orang di desa menyambutnya dengan sangat gembira. Namun, di tengah perayaan, guru Po, yaitu Master Sifu, meminta Po untuk segera ke kuil karena ada yang ingin Master Sifu katakan. Namun, Po menghiraukannya dan melakukan upacara pembukaan restoran milik ayah bebeknya, Lee serta ayah pandanya, Pink dengan menggunakan tongkat kebajikan pemberian Master Ugwe. Po melakukan atraksi di pembukaan restoran, di sana ia juga menjelaskan lima pendekar tak bisa datang karena sedang menjalankan misi yang sangat penting dan berbahaya. Po kemudian dibuat takut dengan Master Sifu yang kesal karena dirinya tidak segera ke kuil.
Dalam perjalanan menuju kuil, Master Sifu mengatakan bahwa masa-masa Po menjadi seorang Pendekar Naga sudah habis, dan saat ini Po harus menjadi pemimpin spiritual di Lembah Damai. Po harus memilih kandidat baru untuk menjadi seorang Pendekar Naga. Tentu saja, hal itu ditolak oleh Po karena ia tidak paham menjadi seorang pemimpin Lembah Damai, sedangkan Po masih ingin bertarung sebagai seorang Pendekar Naga. Namun, meski begitu, Master Sifu tidak peduli dan meminta Po untuk memilih calon Pendekar Naga lainnya.
Esok harinya, semua kandidat Pendekar Naga berkumpul dan mulai menunjukkan aksinya dalam bertarung, membuat Po yang ada di sana sangat takjub melihatnya. Namun, Po tidak menanggapi acara tersebut dengan serius dan malah memilih dirinya sendiri sebagai Pendekar Naga. Setelah itu, Po diajak oleh Master Sifu menuju Lembah Damai. Di sana, Po diminta untuk meditasi agar dirinya tenang dan meminta petunjuk kepada alam semesta. Namun, begitu mencoba meditasi, Po tidak bisa fokus karena kata hatinya yang terus menyuruh dirinya untuk makan.
Hingga akhirnya, Po melihat seorang pencuri yang menyelinap dari atap kuil. Po kemudian segera mencari keberadaan si pencuri, namun ia sempat dibuat bingung karena si pencuri terus menghilang. Akhirnya, Po berhasil menemukannya, tetapi ternyata si pencuri yang bernama Zhen ini tidak mengetahui bahwa Po seorang pendekar naga. Hal itu membuat Po kesal dan langsung melawannya, tapi karena Zhen lincah, Po cukup kesulitan untuk menangkapnya. Ditambah lagi, Zhen terus berniat menghancurkan barang sakral milik kuil sehingga Po harus menyelamatkan barang-barang tersebut. Zhen sempat kena hantam oleh Po hingga pingsan, tapi itu adalah tipuan dan akhirnya Zhen membalas membuat salah satu barang sakral pecah.
Po yang sudah kesal langsung serius dan berhasil menangkap Zhen. Zhen kemudian akan dikurung di Lembah Damai. Tapi tiba-tiba para kambing datang untuk meminta bantuan Po melawan Tai Lung. Po kebingungan karena seharusnya Tai Lung sudah berada di alam roh. Po kemudian segera ke TKP untuk menemukan petunjuk berupa jejak kaki aneh, membuat dirinya kepikiran dengan kata-kata Zhen sebelumnya. Po kemudian menemui Zhen, dan Zhen mengatakan bahwa sosok Tai Lung adalah seekor bunglon bernama Chameleon yang merupakan seorang penyihir kuat yang mampu merubah wujudnya menjadi siapapun yang ia mau.
Zhen kemudian menawarkan diri untuk membawa Po ke hadapan Chameleon karena akan diberikan pengurangan masa tahanan. Master Sifu sempat melarang karena seharusnya Po tidak bertarung lagi dan harus berada di Lembah Damai, namun Po tidak peduli dan tetap pergi bersama Zhen sebagai petualangan terakhir.
Po dan Zhen menuju kota bernama Juniper, tempat Chameleon berada. Saat yang sama, Zhen sangat tertarik dengan tongkat kebajikan milik Po yang mampu membuka alam roh. Zhen mengatakan bahwa tongkat tersebut sudah berada di tangan yang tepat.
Di desa, rumor tentang Chameleon sudah menyebar luas, membuat para penduduk takut. Lee juga dibuat takut karena rumor Chameleon yang menakutkan dan saat ini anaknya akan melawannya. Namun, Pink mencoba menenangkan Lee karena yakin Po pasti akan menang melawannya.
Sementara itu, para pemimpin kriminal di kota Juniper kesal karena Chameleon sudah sangat berkuasa dan meminta jatah uang dari mereka. Namun, salah satu pemimpin memperingatkan mereka untuk hati-hati karena salah satu dari mereka bisa saja Chameleon. Ternyata, pemimpin itu sendiri adalah the Chameleon, membuat semua pemimpin ketakutan. Meski begitu, Chameleon memaafkan mereka semua dan meminta jatah naik menjadi 60%. Hal itu sempat ditolak oleh salah satu pemimpin, namun Chameleon seketika berubah wujud menjadi pendekar naga yang merupakan seekor gajah dan mengancam pemimpin tersebut.
Po dan Zhen sudah semakin dekat menuju kota Juniper hingga akhirnya ia menemukan sebuah warung kopi untuk beristirahat dan mencari seorang kapten kapal yang bisa mengantarnya ke kota Juniper. Namun, saat memesan makanan, Zhen ketahuan mencuri sehingga membuat semua orang di sana sangat kesal. Po mencoba menenangkan mereka semua, namun perkataan Po tidak digubris sama sekali hingga akhirnya pertarungan pun dimulai hanya dengan dua orang saja. Po dan Zhen mampu menahan serangan dari banyaknya anggota kriminal. Akhirnya, mereka berdua segera pergi ke kota Juniper menggunakan kapal dari kapten yang sudah ia bayar.
Di sisi lain, Lee dan Pink khawatir dengan Po sehingga mereka berdua memutuskan untuk pergi membantu anaknya. Perjalanan mereka berdua sangat berat, namun meski begitu mereka tidak menyerah.
Di kapal, Zhen menceritakan masa kecilnya yang sangat berat di mana ia hidup tanpa orang tua dan harus bertahan hidup dengan cara mencuri hingga ada seseorang yang mau merawatnya.
Saat Po meditasi, ia mendapat penglihatan bahwa Chameleon berencana untuk menghancurkan semua desa dan akan menguasainya. Po harus segera mengalahkan Chameleon.
Mereka sampai di kota Juniper. Keadaan kota sangat berbeda dari desa, membuat Po harus bisa beradaptasi di sana. Namun, mereka harus menghindari polisi karena Zhen adalah seorang buronan terkenal di kota Juniper. Meski berhasil kabur dari polisi, Po kini sudah menjadi buronan sama seperti Zhen.
Mereka berdua terus menghindar dari kejaran polisi hingga akhirnya terpojok. Namun, beruntung, Zhen dan Po berhasil kabur ke markas para kriminal yang ada di bawah tanah Kota Juniper. Namun, kedatangan mereka tidak disambut dengan baik karena para kriminal yang merupakan kawan lama Zhen menganggap Zhen sebagai pengkhianat karena sudah meninggalkan mereka. Namun, Zhen mencoba menakut-nakuti mereka semua jika saat ini Zhen sedang bersama seorang Pendekar Naga. Sayangnya semua orang di sana tak mengenali Po sebagai pendekar naga. Namun, saat akan diserang, Po mencoba menasehati para kriminal jika tak perlu melakukan kekerasan. Tapi para kriminal salah mengartikan perkataan tersebut sehingga mereka menunda serangan.
Zhen kemudian mencoba meminta bantuan kepada teman lamanya karena Zhen membutuhkan tempat berlindung setidaknya sampai situasi aman. Zhen kemudian akhirnya diberi kesempatan untuk menginap satu hari saja.
Keesokan harinya, Lee dan Pink sampai di warung yang sebelumnya dihampiri oleh Po. Dengan berlagak sok keras layaknya pendekar, Pink mencoba menakut-nakuti semua orang yang ada di sana dan meminta lokasi anaknya pergi. Ketika Pink keluar dari warung, warung itu pun ambruk karena semua orang berada di satu sisi.
Sementara itu, Po dan Zhen sudah berada di markas Chameleon dan segera masuk dari Pintu Rahasia. Pada saat yang sama Pink dan Lee juga sudah sampai di kota Juniper dan mencari keberadaan anaknya. Po dan Zhen sudah masuk ke dalam, tetapi mereka membangunkan para penjaga sehingga harus melewati mereka dan melewati semua jebakan mematikan. Begitu masuk ke dalam, mereka tertangkap dalam sebuah kurungan dengan sihir yang kuat menimpa Po.
Saat meminta Zhen membantu, ia malah memberikan tongkatnya kepada Chameleon. Ternyata, Chameleon lah yang sudah merawat Zhen dari dulu. Chameleon memilih Zhen karena saat Zhen masih kecil, ia tak mengenal rasa takut sama sekali sehingga cocok menjadi anak buahnya. Chameleon selama ini menginginkan tongkat kebajikan milik Po karena bisa membuka alam roh sehingga Chameleon bisa mencuri jurus kungfu milik para pendekar. Semua itu dilakukan karena awalnya Chameleon ingin menjadi seorang Pendekar Naga namun selalu ditolak karena badannya kecil dan dianggap lemah.
Kandang yang sudah diberi mantra sihir tidak bisa dihancurkan oleh Po, sehingga dia membobol lantai dan melawan beberapa para penjaga. Setelah berhasil keluar, Po kembali tertipu oleh Chameleon sehingga hendak dihabisi dengan didorong dari atas tebing. Namun, Po masih berhasil selamat dengan berpegangan pada pohon. Tak lama kemudian, Pink dan Lee tiba di sana untuk membantu.
Setelah sampai di atas, Po merasa menyesal karena seharusnya ia berada di Lembah Damai mengikuti perkataan Master Sifu. Pink dan Lee kemudian mencoba menyemangati Po karena semua orang selalu melakukan kesalahan, sehingga Po harus memperbaiki kesalahannya. Chameleon segera membuka alam roh untuk memanggil Tai Lung. Chameleon kemudian mengetes kekuatan Tai Lung, dan kekuatannya masih sangatlah kuat. Namun, Chameleon dengan cepat mengambil kekuatan Tai Lung dan berhasil mengurung Tai Lung dengan kekuatan barunya.
Melihat perbuatan Chameleon, Zhen mencoba menghentikan Po karena takut jika Po akan mati karena kekuatan Chameleon saat ini tak tertandingi. Namun, meski begitu Po tidak peduli karena itu sudah seharusnya tugas dari seorang Pendekar Naga.
Pada akhirnya Zhen mau membantu Po, tapi karena jumlah pasukan Chameleon yang sangat banyak, Zhen mencoba meminta bantuan kepada teman-temannya yang ada di bawah tanah. Pada awalnya mereka menolak, tapi Zhen berhasil membujuk mereka karena mereka bisa memukuli orang sesuka hati. Rencana pun dimulai, semua kawan Zhen mulai menyerang anak buah Chameleon tanpa ampun.
Sementara itu, Chameleon sudah mengambil kekuatan semua pendekar dan ahli kungfu dari alam roh dan mengurung mereka. Tak lama kemudian, Po datang dan Chameleon memberikan tongkatnya karena ia sudah mendapatkan yang ia mau. Selama ini, Po mencoba membujuk Chameleon untuk menggunakan kekuatannya untuk kebaikan, namun tentu saja Chameleon menolak. Sehingga Po tak ada pilihan lain untuk melawannya.
Po dibuat kewalahan karena Chameleon bisa berubah-rubah wujud serta memiliki semua kekuatan dari wujud yang ia gunakan. Melihat Po dibantu oleh Zhen, Chameleon menggabungkan semua wujud yang ia punya sehingga dirinya menjadi seekor naga yang sangat mengerikan. Namun, setelah itu Chameleon menggunakan wujud Po untuk melawannya. Po mengalami kesulitan hingga membuat dirinya terkurung.
Po kemudian meminta Zhen untuk melawannya karena mereka tidak ada pilihan lain, hingga akhirnya Zhen berhasil mengalahkan Chameleon menggunakan tongkat kebajikan dan mengaktifkan kekuatan Pendekar Naga. Chameleon yang kembali tersadar mencoba kembali melawan, namun Po dengan cepat melumpuhkannya menggunakan tongkat dan mengembalikan semua kekuatan para pendekar.
Setelah itu, Tai Lung dan semua pendekar dari alam roh akhirnya mengakui jika Po sebagai seorang Pendekar Naga yang sangat kuat. Po mengembalikan semua pendekar ke alam roh, dan Tai Lung juga membawa kameleion ke alam roh. Po dan Zhen kemudian kembali ke kuil. Zhen juga ikhlas jika dirinya dikurung kembali ke Lembah Damai, tapi Po berkata lain, ia menunjuk Zhen sebagai penerus Pendekar Naga. Tentu saja, Master Sifu sempat menolak, tapi pada akhirnya ia menyerahkan semuanya kepada Po. Zhen kemudian dilatih oleh Po dan juga lima pendekar.
