孙悟空原名卡卡罗特，是出生于贝吉塔行星的赛亚人。婴儿时期，他被送往地球，本应作为侵略星球的下级战士成长，却被住在包子山的孙悟饭捡到并抚养。幼年的悟空起初凶暴难驯，后来因头部受伤改变性情，成为单纯、直率、几乎不懂世故的孩子。他保留着赛亚人的尾巴和惊人体力，却把孙悟饭留下的四星球视作最重要的遗物。布尔玛为了寻找龙珠来到山中，悟空由此离开封闭的生活，踏上与世界、武道和强敌相遇的旅程。
悟空的成长始终和修行相连。他拜龟仙人为师，与克林一同接受送牛奶、耕田、搬石等看似朴素却极其严苛的训练，并参加天下第一武道会。龟派气功、如意棒、筋斗云和不断进化的身体成为他早期冒险的象征。面对红缎带军、比克大魔王和后来的魔二代比克，悟空逐渐从山野少年成长为能够承担地球命运的武道家。他不喜欢复杂的权谋，也不执着于统治或名誉；对他而言，强敌首先意味着值得全力以赴的对手。
拉蒂兹的到来揭开了悟空的赛亚人身份。悟空得知自己并非地球人，也第一次面对来自血缘和星球的命运。为了保护儿子悟饭和地球，他与曾经的敌人比克联手，付出生命代价击败哥哥。此后，贝吉塔、那巴、弗利萨、人造人、沙鲁、魔人布欧等敌人不断把战斗推向更大的尺度。悟空在界王处学会界王拳与元气弹，在那美克星因克林之死觉醒为超级赛亚人，也在死亡与复活之间把战斗经验传给悟饭、悟天和后来的一代战士。
家人与同伴让悟空不只是战斗机器。琪琪希望他承担丈夫和父亲的责任，悟饭在沙鲁游戏中被推到超越父亲的位置，悟天则出生在悟空长期不在家的年月里。克林、布尔玛、雅木茶、天津饭、龟仙人等早期伙伴见证他从孩子成长为地球最强战士；比克从大魔王的继承者变成悟饭的师父，也在某种程度上补上了悟空不擅长的陪伴。悟空常显得不懂家庭细节，但每当这些人受到威胁，他都会把战斗提升到新的高度。
悟空的强大不只来自天赋。他几乎不会停止修行，愿意向任何强者学习，也能在失败后坦率承认差距。亚德拉特星的瞬间移动、超级赛亚人各阶段、与贝吉塔共同面对魔人布欧的合体战斗，以及后来与破坏神比鲁斯、维斯、各宇宙战士交手时触及的神之领域，都体现了他对“更强”的纯粹追求。这份纯粹有时也会带来危险：悟空会因为想见识敌人的全力而放过机会，会把战斗乐趣看得比旁人更重，甚至让家人与同伴替他的选择承担风险。
贝吉塔是悟空最长期也最复杂的对手。一个是被送到地球后忘记侵略使命的下级战士，一个是背负赛亚人王子骄傲的幸存者；两人的差距、追赶和并肩作战贯穿许多危机。悟空愿意放过贝吉塔，既出于战斗者的兴趣，也出于他对“下一次再战”的本能期待。后来无论是面对魔人布欧时的合体，还是在神之领域中共同修行，贝吉塔都像一面镜子，提醒悟空赛亚人的战斗本能既能毁灭世界，也能一次次突破极限。
《龙珠超》时期，悟空的视野扩展到破坏神、天使和多宇宙。比鲁斯让他接触超级赛亚人之神，维斯训练他把身体反应从意识中解放出来，力量大会则让他在全宇宙存亡面前继续追求强敌。自在极意不是单纯更高一层变身，而是身体、直觉和战斗经验进入更自由状态的结果。悟空依然会因好战招来麻烦，却也正因这种不愿停下的性格，才能在吉连、布罗利、摩罗等压倒性对手面前寻找新的可能。
即便如此，孙悟空的核心仍是守护身边的人和继续向前。朋友遭遇危险时，他会立刻站出来；敌人若表现出改变的可能，他也常给对方重新选择的机会。贝吉塔从宿敌变成并肩战斗的同伴，比克从魔族化为悟饭的师长，都与悟空的存在有关。对宇宙而言，他是多次拯救地球和人类的战士；对自己而言，他始终是那个听见强敌名字就会兴奋、吃饱后继续修行、把每一次战斗都当成新起点的孙悟空。