明成化年间，吏部天官王敖之子王芝兰，幼年曾聘定兵部张斌之女为妻。王芝兰在父母死后，又家遭回禄，贫困落魄，遂将两间小屋以五十两银典与首相潘超之甥邹文斌，准备去山东投奔兵部张斌。
 
    有边关总兵霍龙之子霍标，因父被奸贼所害，身背父尸，无钱买棺安葬。王芝兰见状即赠银四十两，助其安葬父尸。霍标葬父后，浪迹江湖，无处安身，即远投番邦。
 
    兵部张斌差仆来接王芝兰，仆误投到邹文斌府中。邹文斌即生恶谋，假意邀王芝兰饮酒，酒后套问详情，然后又将王芝兰推落江中灭口，自己假冒王芝兰往山东张府投亲。
 
    王芝兰落水后，被渔夫父女救起，又在琅岈山遇虎，幸有边关元帅焦鹏之子焦雷英打虎相救。焦雷英因全家被潘超所害，兄妹逃在山上。焦、王二人情投意合，义结金兰。焦将天缘球赠送王芝兰，并同往张府投亲。
 
    此时，兵部张斌已奉旨挂帅赴边关征番。假冒王芝兰先来张府的邹文斌，即诬王芝兰抢劫张府金银，将其送官究办，又贿赂知府、牢头，欲在牢中勒死王芝兰以灭迹。牢头谢芳为人正直，知王冤屈，仗义相救，并将女儿许配给王芝兰。
 
    王芝兰赴京赶考得中状元，至相府参拜潘超，适为文斌所见，邹惊告母舅潘超，潘超即指王为逃囚死犯，命他弃官远逃，又叫甥假冒状元，再去张府完姻。
 
    王芝兰赶赴边关，巧遇霍标。此时霍标已在张斌元帅麾下。王芝兰向岳父张斌诉说前因后果，张斌大怒，即差飞马报回家捉拿假王芝兰。
 
    番邦以青狮为前驱，凶猛异常，无人可敌。幸王芝兰以宝物天缘球降伏青狮，得胜还朝。
 
    皇上知潘超通敌，邹文斌冒名害人，皆处以斩刑。王芝兰奉旨回家与张玉娟及谢女完姻。
 
    《天缘球》常演折子戏有《边关会》。