В давние времена на Киевскую Русь начинает нападать чудовище в виде многоголового Змея, похищающего невинных жителей, детей, женщин. Русский богатырь Добрыня Никитич, живущий возле Киева вместе с любящей матушкой, решает сразиться с чудовищем, чтобы избавить родную землю от ненавистного врага.
Отправляясь в поход, Добрыню напутствует заботливая мать с советом не купаться в плохой реке Пучай. Богатырь добирается до горы, где Змей растит своих маленьких змеенышей, расправляется с ними и вызволяет из плена своих похищенных земляков. После чего, не взирая на предупреждения матери, решает освежиться в холодной речной воде. В этот момент он видит летящего по небу разгневанного убийством его детей Змея, который обрадован безоружностью раздетого Добрыни. Однако богатырь, не растерявшись, бросает в Змея лежащую на берегу шапку, которая отшибает чудищу несколько голов, а затем бросается на него с булатным ножом, висевшим у него на груди с нательным крестом. Змей умоляет Добрыню не губить его и предлагает заключить перемирие, обещая больше не нападать на русскую землю. Добрый Добрыня соглашается на уговор.
Однако Змей не держит свое слово и спустя время похищает дочь киевского князя Владимира Забаву Путятичну. Добрыня Никитич не может оставаться в стороне и отправляется на тяжелый бой с чудовищем. Мудрая матушка снова наказывает сыну взять с собой шелковую плетку, которая пригодится ему. Когда змееныши опутают ноги его верного коня Бурка.
Прибыл Добрыня к Сорочинской горе и, как и предсказывала мать, змееныши тут же сплели ноги Бурка, однако удары шелковой плетки помогли коню выпрыгнуть из змеиных оков и потоптать всех маленьких гадов.
Услышав плач своих погибших змеенышей, Змей Гороныч выполз из норы и завязался между богатырем и Змеем кровопролитный бой, длящийся три дня. Измученный и обессиленный Добрыня, выдерживает натиск чудовища благодаря голосу, который он слышит с небес. Голос предсказывает победу богатырю, но для этого нужно выдержать битву еще три дня. Добрыня Никитич выстаивает в бою против Змея и в результате убивает чудовище, зарыв, по совету небесного голоса, змеиную кровь глубоко в землю для того, чтобы более никогда на русской земле не появлялось существо, подобное Змею Горынычу.
В финале былины богатырь освобождает плененных русичей, а вместе с ними и Забаву Путятичну, поняв, что влюбился в девушку с первого взгляда.
