Un ogre laid et misanthrope, Shrek (voix anglaise Mike Myers, voix française Alain Chabat), vit tranquille et heureux dans la saleté au milieu d'un marais. Un soir, l'ogre chasse des villageois venus le capturer dans le cadre de la traque des créatures enchantées des contes de fées contre récompense. Le lendemain, un âne bavard (voix anglaise Eddie Murphy, voix française Med Hondo) mis en vente par sa propriétaire aux autorités prend la fuite, pourchassé par les soldats. Mais il rencontre l'ogre qui met en déroute les soldats, effrayés par son apparence.
L'Âne, impressionné par Shrek, l'accompagne jusque chez lui, le considérant comme un nouvel ami pour éviter de rester seul. Mais une fois rentré chez lui, l'ogre chasse son collant compagnon hors de sa maison, acceptant toutefois de le garder pour une nuit.
Le soir-même, son domaine est envahi par une nuée d'horripilantes créatures de contes de fées, sept nains, trois ours, un pantin, trois fées, et moult sorcières, princes charmants, princesses… Les importuns sont arrivés là parce qu'ils ont été, disent-ils, expulsés par le tyrannique Lord Farquaad, et non parce l'Âne les a invités, ce dernier lui avouant n'y être pour rien dans leur venue. L'ogre demande dès lors un volontaire pour lui indiquer le chemin vers le seigneur, et l'Âne se porte volontaire… à son grand regret. Tous deux se mettent en route.
Au château, Lord Farquaad doit épouser une princesse pour devenir roi. Le Miroir Magique lui propose de choisir entre Cendrillon, Blanche-Neige et Fiona. Le souverain choisit cette dernière, mais elle est enfermée en haut du donjon d'un château, situé dans un volcan gardé par un dragon. Le seigneur organise alors un tournoi pour déterminer qui ira la sauver pour la lui ramener.
Au matin suivant, Shrek et l'Âne arrivent au château du Lord le jour du tournoi. Mais avant que Farquaad ne lance la compétition, il voit l'ogre s'avancer au milieu de l'arène et ordonne à ses combattants de l'affronter. Mais l'ogre les neutralise facilement avec un peu d'aide de l'Âne pour le plaisir des spectateurs. Une fois le combat terminé, les arbalétriers ciblent Shrek et attendent les ordres du seigneur. Mais ce dernier décide de déclarer l'ogre vainqueur et le charge d'aller secourir la princesse. Shrek accepte la quête à condition que Farquaad chasse les squatteurs de son marais. Shrek et l'Âne se mettent en route.
Plus tard, les deux compagnons arrivent au château retenant la princesse et se séparent. Mais l'Âne trouve le dragon qui le pourchasse. Shrek attrape la queue du dragon pour tenter de sauver l'Âne, mais ce dernier le balance directement dans la plus haute tour du château, où se trouve la chambre de la princesse Fiona. Pendant ce temps-là, l'Âne, apeuré, découvre la féminité de la bête qui tombe amoureuse de lui et se rendent tous les deux dans la grande salle.
Pendant ce temps, Shrek réveille Fiona qui s'attendait au fameux baiser et la sort du donjon pour retrouver l'Âne auprès de la dragonne. Shrek enchaîne la bête et prend la fuite avec la princesse et l'Âne hors du château. La dragonne, prisonnière, est malheureuse de se retrouver à nouveau seule. Fiona fait part de sa surprise lorsqu'elle découvre que c'est un ogre avec peu de manière qui l'a libérée dans le cadre d'un marché avec son "futur époux" et refuse de bouger pour le retrouver.
Refusant de jouer les messagers après tout ce qu'il a traversé, l'ogre la porte sur le dos (la mettant en colère) et ils repartent. Mais, pour l'ogre, le retour s'annonce difficile car la princesse est, comme il se doit, incurablement bien élevée, raffinée et romantique... Cependant, chemin faisant, elle commence à trouver, malgré ses rots et les pets, quelques attraits à l'ogre mal léché...
Le soir, Fiona ordonne à Shrek et l'Âne de s'arrêter pour la nuit et de lui trouver un abri. Pendant la nuit, Shrek fait part à l'Âne du fait qu'il est fatigué que les gens le prennent pour un monstre, conversation entendue par Fiona depuis son abri. Le lendemain, Fiona fait des œufs au plat au petit déjeuner pour remercier le duo de l'avoir sortie de sa prison.
Plus tard, au cours de la journée de marche, Fiona montre contre toute attente ses talents pour le kung-fu en combattant la bande de Robin des Bois, qui l'a capturé pour l’épouser. Mais Shrek a reçu une flèche perdue dans le derrière qu'elle doit enlever rapidement, à son plus grand dam. La suite de la journée montre la forte complicité entre Shrek et Fiona. Mais en arrivant au moulin en vue du château de Lord Farquaad, la princesse demande de s'arrêter pour la nuit.
Les deux protagonistes partagent un dîner complice, mais sont interrompus par l'Âne qui annonce que le soleil se couche. La princesse, affolée, se réfugie dans le moulin en leur souhaitant bonne nuit. Shrek s'isole, tandis que l'Âne se rend à son tour dans le moulin et découvre le terrible secret de Fiona : depuis son enfance, elle est victime d'un sortilège qui, la nuit tombée, la transforme en ogresse, et auquel seul un baiser d'amour peut le rompre.
Shrek s'approche du moulin avec des fleurs et entend alors Fiona parler de « bête hideuse et repoussante » en se confiant à l'Âne. Croyant à tort qu'elle faisait allusion à lui, l'ogre s'éloigne, le cœur brisé. L'Âne conseille à Fiona de tout raconter à Shrek, certain qu'il comprendra sa situation. Mais quand cette dernière décide de le faire, le matin est arrivé et elle reprend sa forme normale. Mais à ce moment-là, Shrek, très fâché, la livre à Lord Farquaad. La princesse, bien qu'elle soit embarrassée par la petite taille du seigneur, accepte de l'épouser en ajoutant une condition : ils doivent se marier le jour-même, avant la nuit tombante.
L'ogre, ayant rempli son contrat, rentre seul dans son marais, calme, mais très malheureux et dépressif après avoir envoyé paître l'Âne de colère. C'est alors que celui-ci le rejoint, construisant une muraille (plus tôt dans le film, Shrek lui avait dit bâtir une muraille autour de ses terres) traversant son marais au lieu d’en faire le tour, et, après avoir dissipé le malentendu, lui fait comprendre que Fiona l'aime et qu'il faut la sauver du mariage malheureux qui se profile.
Heureusement, l'Âne fait appel à la dragonne avec qui il a sympathisé dans la solitude, pour se rendre au château de Farquaad. Lors de l'échange des vœux, Shrek entre dans l'église du château pour faire part de son opposition au mariage. Il tente de prévenir une Fiona furieuse sur la vérité du mariage et l'unique désir de Farquaad de devenir roi.
Voulant comprendre les motivations personnelles de Shrek d'empêcher le mariage, Farquaad comprend avec l'hilarité générale de son peuple que l'ogre est tombé amoureux de la princesse. Comprenant la vérité, Fiona doute au moment d'embrasser Farquaad, et prend finalement sa décision. Elle finit par avouer son secret à Shrek et la totalité des sujets présents, en se transformant en ogresse une fois le soleil couché.
Shrek comprend alors de quoi elle voulait parler en parlant de « bête hideuse », mais le Lord, horrifié, monte en colère et fait arrêter Shrek et Fiona. Shrek, se défendant, appelle ensuite l'Âne et la dragonne, qui dévore Farquaad. Le Lord vaincu lors du "festin du Roi" de la Dragonne, auquel les gens ont assisté faute de mariage, comme dit l'Âne, Shrek et Fiona s'avouent leur amour et s'embrassent, ce qui a pour effet que le sort de Fiona se scelle, cette dernière devenant définitivement une ogresse.
Les deux amants retournent finalement au marais et s'y marient avec les créatures magiques pour convives.
