1448年，世宗30年。王室直接统辖的袭击火炮的秘密研究所里研发的神机箭在试发时却遭遇了失败，原本打算引爆自杀的洪里（
韩恩贞饰）和统帅兵马的将领带着制造神机箭的关键秘方消失在众人的视线里。伪装成出使团的各国武装势力开始发疯式地寻找他们。
商人薛洙（
郑在泳饰）在这场混乱中失去了自己辛苦打拼来的所有财产。世宗的得力护卫长江（
许俊豪饰）在前者的命令下在心怀不轨的敌人面前装做若无其事，暗地里与洪里见面，并找另外的隐蔽地方继续神机箭的研发。在偶然的情况下，薛洙得知洪里是与神机箭失踪的关键人物，并知道了整件事情的来龙去脉，他加入到了开发新型武器的队伍中。
明朝武士的急袭，令研发队伍猝不及防，被夺去了秘方的同时也人员伤亡惨重，眼看就要成功的神机箭研究再次陷入到迷宫般的僵局。敌人的十万大军继续向鸭绿江挺进，为了保证子民们的安全，世宗决定终止神机箭的开发，前方的队伍全部撤回。薛洙和企图放弃回去的人激烈地争吵着，冒着违抗圣旨的杀头之险，他和一群爱国志士誓要实现神机箭的成功发射。
在韩国电影市场持续不景气的情况下，该片开始了将演员酬劳跟影片票房挂钩的尝试。《神机箭》是总投资在70亿至100亿韩元左右的大制作影片，在拍摄期间，主演和剧组工作人员们仅能拿到全部酬劳的50%到80%左右，剩下的部分必须要等到影片突破盈利分界点之后才会支付。
制作方细致考证了朝鲜初期的时代面貌，不仅请来了韩国科学家对神机箭进行最大程度的复原研究，而且投入40亿韩元到了王宫神机箭研究室的建筑修建中。从
原州拍摄第一个镜头起，到首尔、安东民俗村，外景拍摄几乎横跨了整个韩国。
剧组经过有关部门同意，到景福宫进行了实地拍摄。只有一天的拍摄时间，却动用了5台摄像机，500多名临时演员。影片结尾
世宗大王的精锐部队和明朝十万大军的作战场面，剧组花费了两个月的时间才拍摄完成，动用了5000多名的临时演员，发射了近3000支弓箭。为了能制作出精美的3G合成效果，还在现场设置了高8米，长70米的蓝屏。
导演金裕珍前作有《承诺》和《
汉城警视厅》等，编剧李万熙曾与导演合作过《汉城警视厅》。视觉效果打造部分请到了《怪物》的原创队伍，每一张电脑设计图纸都经过了反复修改。服装指导方面请到了《
黄真伊》、《
丑闻》的原班人马，而对白也严格地按照
高丽时期的语言习惯进行，并邀请到曾参与《
血之泪》制作的历史指导。
影片着力鼓吹民族自尊，在违背历史的同时，一味鼓吹世宗英明。片中以相当刺激挑衅的方式表现出
世宗大王在面对明朝使节时的惶恐，并用丰厚的贡品从明朝换来少许当时只有中国能制造的火药等事件表现出世宗时代朝鲜和明朝复杂的外交关系，最终反衬出极力渴望独立的朝鲜半岛在世宗大王的领导下终于梦想成真。影片后半段甚至出现了
地对地导弹、山寨版
战斧导弹，滥用了特技。结尾部分虽然制造出火箭让国家士气大增，但是和中国关系亲近的幻想式结尾，也表现出他们在真正历史面前的无奈，是一部谄媚入骨、意淫的失败作品。（网易网评）
从商业片角度来说，该片的成绩并不理想，虽然票房不菲，但并没有收回成本。从艺术角度来讲，该片也缺少可圈可点的地方。能说得上不俗的，就是阵容大、宣传大，是一部名副其实的大片。唯大是美，并非华语电影的独创，韩国电影也常常受大片的困扰，而《神机箭》能获得大钟奖的最佳影片，明显是有些大而浮躁了。（新浪网评）