在美国长大的天才网球少年越前龙马（本乡奏多饰）受到曾为网坛风云人物的父亲的召唤回到日本，并进入青学中等部的网球部。网球部的教练是父亲南次郎的后辈龙崎堇，队员以部长手冢国光（城田优饰）为首，副部长大石秀一郎（铃木裕树饰），天才球员不二周助（相叶弘树饰），擅长特技打法的菊丸英二（足立理饰），彻底的数据主义的乾贞治（荒木宏文 饰），一拿起球柏就越战越勇的河村隆（小谷嘉一 饰），喜怒哀乐无常的桃城武（加治将树 饰），依靠体力分胜负的海堂薰（鲸井康介 饰）。龙马的目中无人虽然不招队友们的喜爱，但他以其压倒性的实力让人对一年级学生刮目相看。

少女桧垣紫音（岩田小百合饰）曾受双亲的打击而失语，在一次骚扰事件中得到了龙马的救助，从此，默默地为龙马加油。

受旧伤困扰的部长手冢，在一次私下邀约的练习赛中击溃龙马，并说出了一番让他震惊的话：“你要成为青学的支柱。”受到打击的龙马在几天内都没有在网球部出现。失去了动力的他，让时间这幺一天天地流逝。

大赛中，青学的首个对手是迹部景吾所率领的準优胜校冰帝。就在这个时候突然出现了一个男子，他是因为暴力事件而被退学的原青学网球部成员———艾卡提·马克拉乌德·桧垣，已经是冰帝学园的一名选手了。他在挑衅了龙马之后他转身离去，其实他是紫音的哥哥。

历时1个半小时的死斗后，青学和冰帝的决胜押在了龙马VS桧垣的比赛中。背负着手冢期望的龙马，为了妹妹必要得胜的桧垣，在一旁观战的紫音。命运之决战开场了。

《网球王子》真人电影除了主演本乡奏多，以及特别出演的演员岸古五郎之外，都是《网球王子》舞台剧的演出人员。

拍摄期间有5000多名“网球王子”的冬粉，到现场做免费的临时演员充当观众，为了配合拍摄还都在寒冷的冬天身穿短袖上衣。

本乡奏多为了演好天才网球少年越前龙马，进行了真正的网球特训，他的拍摄时间很紧，连逛街都变成一种奢侈，不过同时也获得一种满足感。

岛谷瞳在《网球王子》中饰演的居然是龙崎教练，虽然岛谷瞳中学时代也曾参加过网球部，并在地域大会中取得过优胜，不过让26岁的她来饰演怪阿姨的角色很考验岛谷的演技。

电影以新兴的网球技术为看点，由于原作中除击球和弧线之外，吸引眼球的逆向旋转发球等必杀技是不可能用普通拍摄手法来表现，所以藉助电脑的特技来真实还原原作。