当初负责制作本片的东京电影新社，是以铃木清顺等《鲁邦三世》TV版第二部（通称“新鲁邦”）与前作电影版《鲁邦三世 鲁邦VS克隆人》的编剧小组所写的剧本，邀请大冢康生担任导演。无意执导本片的大冢推荐宫崎骏来执导。当时宫崎正在日本动画公司担任高畑勲的《清秀佳人》构图与分镜工作，在答应接手本片后离开了《清》片制作团队，于1979年5月开始进入本片的制作准备。本片与宫崎后来的作品中所采行的做法相同，他不写剧本，而是直接先画出概念图与分镜，正式的剧本则是由共同挂名的山崎晴哉重新撰写
本片是宫崎骏导演拍摄的第一部电影作品。从宫崎骏的这一次监督开始，此系列成为日本动画的保留节目。影片讲述了世界闻名的怪盗鲁邦三世及其搭档次元大介和石川五右卫门，成功从摩纳哥国营赌场的金库中盗走一笔巨款，并甩开追兵乘车逃走。两人在车内虽然可说是被埋在钞票堆里，但眼尖的鲁邦却发现，这是史上制作最精巧的梦幻伪钞“哥德钞”。在鲁邦“不偷假货”的原则下，他将哥德钞毫不吝惜地撒在路上，并选定了他的下一个目标就是要揭开哥德钞的秘密。于是鲁邦出发前往疑云重重的欧洲独立国家“卡里奥斯特罗公国”。
鲁邦与次元两人改变身份潜入卡里奥斯特罗公国，但车子却在路上爆胎。在修轮胎时，他们发现一名身穿结婚礼服的少女被恶汉所追，于是出手击退恶汉，救了坠崖的少女。但留下了一枚刻有哥德文字戒指的少女，却被另一群人给带走。之后证实，那名少女正是卡里奥斯特罗公国大公家的继承人克拉莉丝‧德‧卡里奥斯特罗。目前由于现任大公猝逝，由莱瑟‧德‧卡里奥斯特罗伯爵担任摄政，留下了大公之位的空缺。
身为卡里奥斯特罗公国实质统治者的莱瑟，打算借由娶克拉莉丝为妻，取得大公之位，进行独裁统治。再度成为阶下囚的克拉莉丝，被关进了莱瑟的居城卡里奥斯特罗城。鲁邦为了将她救出，找来了老战友石川五右卫门。但得知鲁邦对莱瑟发下预告书的钱形警部，也率领了警官队（埼玉县警察局的机动队）前来，准备逮捕鲁邦。加上早已变装为家庭教师潜入卡里奥斯特罗城的峰不二子在内，“鲁邦家族”至此全数到齐了。以卡里奥斯特罗城为舞台，为了救出克蕾莉丝与揭开哥德钞之谜，展开了一场大混战。