不知不觉间，美猴王已经和徒儿们在水帘洞里居住了好几百年。一天，在和猴子们嬉戏的时候，美猴王突然忧上心头，不觉间竟然流下泪来。见到他这副模样，众猴慌张地问道：“大王怎么这么伤心？”
美猴王说：“我现在虽然欢喜至极，但对未来却充满担忧啊。”众猴不解，便问他说：“这有什么好担心的？我们现在身处福地，无拘无束，食物取之不竭，不是很幸福吗？”
美猴王接着说：“我们虽然不受人管，但将来年老力衰，终有一天会被冥王勾去性命。那时候，我们虽然不枉在人世走一趟，但终究无法继续享福了。”听到这里，众猴悲从中来，全都哭了起来。
这时，从猴群里跳出一只通背猿猴说：“大王深谋远虑，真是有心啊。现在天地之间，不受冥王管辖的，有神、佛、仙三道，他们能躲过生死轮回，可以和天地山川同寿。”
听了这话，美猴王高兴地说：“好，那我明天就出发，一定要找到这三种人中的一个，学个长生不老之道，省得冥王索我性命。”众猴听了，准备了丰盛的瓜果，给猴王送行。
第二天，猴王吃过瓜果，喝下猴子们送行的酒，便坐上枯松编成的木筏，顺着大海，朝南赡部洲方向划去。在海上漂泊多日后，猴王终于登上了岸，并见到一群在海边捕鱼的人。他走到那群人跟前，做了个鬼脸，吓得那群渔夫四散而逃。猴王趁机抓住一个人，剥了他的衣裳，穿在自己身上，然后朝着附近的集市走去。
在集市上，猴王努力地模仿人类的举止，同时寻访仙人。但在南赡部洲待了八九年的时间，猴王始终没有见到仙人的影子。于是，猴王再次出海，来到了西牛贺洲地界。
在这里，猴王发现了一座秀丽宁谧的高山，正凝视间，突然听到山里传来一阵歌声。猴王喜出望外，循着歌声找去，找到了一个樵夫[7]。
猴王来到樵夫跟前，大声说：“老神仙，弟子有礼了！”随即向樵夫行礼。樵夫见状，慌忙回答说：“罪过罪过，我一介贫夫，怎么敢称神仙呢？”猴王继续问：“您不是神仙，怎么会唱一些‘非仙即道’的歌呢？”樵夫于是回答说：“实不相瞒，我唱的这些都是一位神仙教给我的。神仙见我终日劳苦，烦心事很多，就把这些歌谣教给我，让我在烦躁的时候唱给自己听，找回心里的平静和安宁，没想到被你听见了。”
猴王于是急切地问樵夫：“希望您能够告诉我神仙的住处，我想去拜访他。”
樵夫回答说：“他住得离这儿并不远。这附近有一座山叫灵台方寸山，上面有一座斜月三星洞，里面有一个叫菩提祖师的神仙，就是你要找的人。你顺着这条路往南走个七八里地，就到了。”
猴王告别樵夫，按照他说的路走出去七八里，果然来到了一座洞府跟前。只见这座洞府映照在霞光里，两旁长满松柏，寂静无人，偶尔有鹤鸣从里面传出。猴王来到门前，见竖着一个巨大的石碑，上面写着十个大字：灵台方寸山，斜月三星洞。猴王料到这不是一个普通的地方，不敢去叫门，反而跳到门旁的一棵松树上，摘下一些松子来吃。
过了一会儿，一个相貌清秀的童子打开府门走出来，对着空无一人的石阶喊了一声：“是什么人在门外胡闹？”
猴王见状，从树上跳下来说：“我是个学仙的弟子，特来拜师学艺。”童子说：“师父叫我来开门，说外面来了一个求师的，想必就是你吧，请跟我来。”猴王便跟着童子来到了洞府里面。
见到菩提老祖，美猴王跪在他跟前说：“师父，弟子有礼了！”菩提老祖说：“先别急着拜师，把你的来历告诉我再拜师也不迟。”于是，猴王便将自己的来历告诉了菩提老祖。菩提老祖又问他有没有父母和姓名，猴王说没有。菩提老祖想了想，赐给他“孙悟空”一名。猴王非常喜欢这个名字，高兴地说：“好好好，以后我就叫孙悟空了！”
拜师后，孙悟空每天和弟子们待在一起，打扫庭院，养花修树，挑水捡柴，学经论道，不知不觉过去了七年时间。
一天，菩提老祖对孙悟空说：“‘道’字门中有三百六十旁门，只要悉心学习都可以学成正果，不知道你想学哪一门呢？”悟空回答说：“我全都听从师父的。”于是，菩提老祖说：“那我就教你‘术’字门下的一些道理吧，学会了它们，你就可以占卜[8]吉凶，预测未来。”孙悟空想了想说：“学了这些能够长生不老吗？”菩提老祖说：“不能。”孙悟空便说：“不学不学。”
菩提老祖又说：“那我就教你‘流’字门中的一些道理吧，学了这些，你便可以专心念佛学经，悟懂世上道理。”孙悟空又问：“那学了这些可以长生不老吗？”菩提老祖回答说：“不能。”于是孙悟空又说：“这样也不能长久，不学不学。”
如此反复几次，菩提老祖生气地用戒尺在孙悟空的头上打了三下，说：“你这也不学，那也不学，到底想学什么？”随后将双手背在身后，关上中门，拂袖而去。
众弟子见孙悟空惹怒师父，都来责骂他，但孙悟空却暗自窃喜，因为他读懂了菩提老祖的心意：菩提老祖在他头上敲三下，实际上是让他三更[9]时留心；而倒背着手走入中门，是提醒孙悟空从后门进入，以便他到时候秘密地传授孙悟空长生不老的道理。
当晚子时左右，孙悟空悄悄穿好衣服，来到菩提老祖住处的后门，发现门是虚掩的，随即窃喜道：“这一定是师父故意给我留的。”
孙悟空从后门进去，来到师父的床前，见师父正在睡觉，便安静地跪在床前，等师父醒来。不一会儿，菩提老祖开始喃喃自语，孙悟空见师父醒了，于是说：“师父，弟子在这里等候很长时间了。”菩提老祖说：“你这个猕猴，半夜三更的不睡觉，跑到这里来干什么？”孙悟空将师父白天时给自己的暗示说了一遍。菩提老祖见孙悟空识破他的暗语，觉得悟空确实很有悟性，便将长生不老的秘诀传授给了他。孙悟空磕头致谢，并将秘诀熟记在心里。
不知不觉间，三年又过去了。一次，菩提老祖找到孙悟空，提醒他注意躲避雷灾、火灾、风灾三灾。孙悟空向师父求教避灾的方法，但菩提老祖觉得悟空长得尖嘴猴腮，不像个普通人，而各种灾害都是针对普通人的，因此不用学习避灾的方法。孙悟空不甘心，非要菩提老祖传给他更多的本领，菩提老祖无奈，将七十二变的本领教给了他。
一天晚上，菩提老祖在三星洞前和弟子说话。他对一旁的孙悟空说：“悟空，你的腾空本领学得怎么样了？”悟空回答说：“在师父的教导下，已经能飞起来了。”说完，飞身一跃，翻了个跟头，勉强跳了五六丈高，来回飞了三四里。看完悟空的演示，菩提老祖笑着说：“你这还不能说是腾云驾雾，顶多算得上爬云彩。”
孙悟空便向师父求教日行万里的秘诀。菩提老祖说：“看你有心学习，我就传你一个筋斗云吧。学会了这个功夫，一个筋斗可以飞十万八千里路。”听完师父的话，孙悟空可高兴坏了，立即向师父讨来了筋斗云的秘诀，用了一晚上的时间学会了筋斗云。
这样又过去了几年。一天，徒弟们见孙悟空一身本领，就让他变成一棵松树给大家看。于是，悟空念了一句咒语，真的变成了一棵松树。众人见到这番情景，全都鼓起掌来。掌声惊动了庭院，菩提老祖闻声赶过来，询问这是怎么一回事儿。徒弟们见师父一脸严肃，就将孙悟空变戏法儿的事情告诉了他。
菩提老祖对孙悟空说：“悟空，你怎么能在众人前卖弄本领呢？别人如果想要跟你学，你该怎么办？如果怕他，你只能将本领传授给他，但不传给别人，恐怕又会因此招惹别人，你这不是自己找麻烦吗？我就不责怪你了，你走吧。”
孙悟空惊慌失措地问道：“师父，你让我去哪里呢？”菩提老祖说：“你从哪里来的，就回哪里去吧。”孙悟空这才想起花果山来，但他继续说：“我在这里待了二十多年了，师父对我恩重如山，我怎么能就这么离开呢？”菩提老祖于是说：“我对你有什么恩情？你走吧，只要别在外面惹祸就好。还有，千万不要告诉别人我是你师父，否则不要怪我无情！”
孙悟空只好点头，答应了师父，洒泪离开灵台方寸山，踏着筋斗云，不到一个时辰就赶回了花果山水帘洞。
