Фильм рассказывает о том, как Добрыня Никитич отправляется спасать княжескую племянницу Забаву из лап Змея Горыныча. Непросто будет Добрыне и его юному ученику Елисею выполнить задуманное. Не знает Добрыня, и даже не догадывается, что сам Князь поставлен в безвыходное положение и вовсе не заинтересован в возвращении племянницы. Тяжкое испытание предстоит Добрыне — познать горечь предательства. Однако не суждено будет сбыться злодейским планам — даже Баба Яга окажется бессильна перед прямым и честным Добрыней и другом его Елисеем...
Князь Киевский обижен не на шутку: Соловей-разбойник увел казну государственную прямо из-под носа! Вместе с Ильей Муромцем отправляется Князь на поиски похищенного, а с ними — корреспондентка летописи «Новая береста». Дорога впереди непростая до самого Царьграда, где ждет путников сам Император Византийский… Это уже третий отечественный анимационный блокбастер после «Алеши Поповича» и «Добрыни Никитича». Настал черед Ильи Муромца сразиться с врагами русской земли, коими являются Соловей-разбойник, да нанявшее его Византийское государство.
Чтобы всегда оставаться красивой, Шамаханской царице необходимо орошать Дерево молодости слезами молодых красавиц, но в ее царстве таковых уже не осталось — всех истребила из-за ревности. Тогда мудрый ворон — помощник царицы, предлагает ей завладеть Русью, издревле богатой на красивых женщин. Шамаханская злодейка околдовывает Киевского Князя и вот уже карета везет ее в новый дворец, в самое сердце Руси. Но на пути у нее встают три богатыря и их сподвижники. «Три богатыря и Шамаханская царица» — последняя часть цикла о русских богатырях.