故事发生在唐朝高宗皇帝时期。一位来自湘乡的书生柳毅，赴京城长安参加科举考试落榜。返乡时，他取道泾阳想与在那里的朋友话别。途中他经过一处荒凉无人的郊外，遇见一位姑娘正在孤零零地放羊。这位姑娘容貌非常美丽，但衣装粗简，满脸憔悴，神情格外凄苦。柳想觉得好生蹊跷，经过询问，原来这位姑娘是他的乡亲，是洞庭湖龙王的爱女。她遵从父母的安排，远嫁到这里，做了泾河龙王的儿媳。然而，丈夫终日寻欢作乐，对妻子薄情寡义。龙女无法忍受这般虐待，不断诉求抗争。但公公婆婆袒护儿子，非但对龙女不理不睬，反而百般刁难并役使她在荒郊放牧。面对洞庭万里迢迢，长天茫茫，龙女欲诉无门，欲哭无泪。
她请求柳毅帮她送书信到洞庭家中。柳毅非常同情龙女的不幸遭遇，慨然允诺前往洞庭龙宫。柳毅怀揣书馆兼程赶路，来到洞庭湖畔。他按照龙女的指点，找到一棵大桔树并叩树三下，果然从碧波间冒出虾兵蟹将。经他们揭水引路，柳毅进人龙宫，将龙女托书亲手转交给了洞庭龙王，并述说了龙女的悲惨境况。龙王得知女儿受难，非常伤痛。龙王的弟弟钱塘君，是个性情开朗、刚直勇猛、疾恶如仇的人。他一听说侄女在夫家遭受欺辱，顿时大怒，立刻凌空而去，诛杀了泾河逆龙，救出了龙女，使骨肉重新团聚。
龙女深深地爱上了见义勇为的柳毅，钱塘君也希望玉成美事。但柳毅是个正直的书生，他当初送信救龙女完全是激于义愤；来到龙宫，面对数不尽的奇珍异宝也不为所动，没有任何贪财恋色的个人企图。所以当钱塘君在酒宴后逼婚时，他虽也有爱慕龙女之心，但克制了私情，晓以人间正义，毅然拒绝。柳毅告别龙宫后，性情温顺善良的龙女面对他的拒绝没有气馁。她饱尝过包办婚姻带来的痛苦和折磨，所以不再依从父母又一次为她安排的婚配，依然执着坚定地追求自己的幸福。在柳毅的妻子亡故后，龙女化做民妇来到鳏居孤独的柳毅身边，与他结为夫妇，直至他们的孩子出世才道出真情。柳毅被龙女的一片深情所感动，从此而心相印，过着恩爱美满的生活。
