故事讲述生活在21世纪的贼人清一色(郑中基饰)无意中捡到宝盒，并通过它回到三国时代，发现自己的灵魂附体在了赵子龙身上。而在现实生活中狂追清一色的玫瑰仙子(孙俪饰)则在紫霞仙子的点化后通过时空穿越，一直追到了三国的赤壁。

虽然不算是《大话西游》的续集，但这部影片的故事其实都来自紫霞仙子的两样宝物：紫青宝剑和月光宝盒。朱茵再次出演紫霞仙子，不过她只是串场人物，这部戏的女主角是玫瑰仙子孙俪。玫瑰仙子因为仰慕紫霞与至尊宝的爱情而偷走紫青宝剑，希望能寻求那种命中注定的爱情，她帮助男主角山贼清一色（郑中基饰）获得月光宝盒，在时空穿梭中演出一段疯狂的穿越故事。可以说正是这两位仙界美人串起了《越光宝盒》的故事，不过在老顽童刘镇伟的执导下，她俩一个是花痴，一个成为“仙界祥林嫂”，俨然一对“神经仙子”

除去调侃《赤壁》、《大话西游》、《功夫》等影片的角色和桥段，被《越光宝盒》颠覆、解构的国内外大片名单当中，至少还包括《无极》、《泰坦尼克号》、《黑客帝国》、《金刚》、《功夫熊猫》等，已经远远超出以往媒体和影迷的想象与揣测。而刘镇伟导演却笑称“先行海报和预告片只是刚刚开始，更多的好戏还在后头。
 

       清一色——郑中基
画皮——邓丽欣
关羽——方力申
玫瑰仙子——孙俪
夏候将军——谭耀文
甘将军——于荣光
奥婵——林雪
铁扇公主——蔡少芬
牛魔王——王学兵
西域大使——梁咏琪
小乔——黄奕
周瑜——黄渤
小玫瑰仙子——关晓彤
小清一色——张一山
红孩儿——宋祖儿
小哪吒——刘小桦
小妹妹——季家希
法师——段奕宏
孔明——曾志伟
猪八戒——黎耀祥
孙悟空——阮经天
唐僧——邓超
刘备——元彪
张飞——樊少皇
孙尚香——钟欣桐
鲁肃——王合喜
曹操——郭德纲
吕布——李雪健
孔融——郭晓冬
董卓——侯勇
黄盖——王奎荣
手语老师——于谦
琦岩——沙溢
刘夫人——李依晓
疗伤少女——许晚秋
疗伤士兵——于滨
紫霞——朱茵
二当家——江约诚
菩提老祖——刘镇伟
AgentSmit——谢君豪
火云邪神——梁小龙
包租公——元华
包租婆——元秋
小狄——徐娇
小龙——陈国坤
大将军——魏骏杰
夕阳武士——林子聪
猪扒——李健仁
吴兵乙——释行宇
吴兵丙——赵志凌
哨牙珍——陈凯师
华陀——郭涛
竹林感动官兵——田启文
五百年侍卫——王祖蓝
火炬官兵——钟镇涛
Jam歌厨师——吴君如
Jam歌守卫——梁汉文
骑兵组长——吴京
曹营扭屎忽士兵——方晧玟
曹营扭屎忽士兵——钟国雄
吴营借箭将军——唐文龙
曹营足球士兵——花儿乐队（大张伟）
曹营足球士兵——花儿乐队（王文博）
曹营足球士兵——花儿乐队（郭阳）
文臣——连晋
小孩——刘以达
至尊宝——李力持
曹营将军——元奎
单眼将军——麦子善
乞丐——袁祥仁
刘夫人1——张俪
刘夫人2——厉娜
刘夫人3——艾梦萌
刘夫人4——范冰冰
小基——古巨基