该片讲述的是未入朝堂前的青年狄仁杰在恋人公孙玉和好友杨卢的帮助下，通过案件调查抽丝剥茧，智破长安城中“庆忌”小妖杀人案，以及勇保家国社稷和黎民百姓的故事。

武则天登基前，“无头神将”怪物奇袭皇陵，屠杀官兵和工匠。武后派民间神探狄仁杰调查此案。狄仁杰多次涉险后终于发现幕后黑手的身份和无头神将的真面目。敌人袭击祭天大典，狄仁杰摧毁“无头神将”，击溃敌人，保护了武后。

　　武周时期，扬州城出现诡异命案，七具死状凄惨的尸体被扭曲成赎罪姿态，狄仁杰感受到最强烈的压迫感，真相彷佛就蛰伏在每个献祭者最温热的血脉中，斗转星移，一桩尘封多年的旧案浮出水面，那些精心编织的惩戒之网却是某个古老禁忌往事…

武周时期，御史中丞胡显德一家被杀，武则天命狄仁杰前往调查。狄仁杰调查发现，原本老实本分的胡显德离奇般参与了一场大案，狄仁杰不禁生疑，察觉此案可能是一个案中案。狄仁杰查案过程中，不断遇见各种诡异事件，案件相关人员也接连离奇…

一场百年罕见的蝗灾侵袭了武周大地，武则天下令送赈灾银往灾区，却在途中被劫，数万两白银竟化蝶消失！狄仁杰命其亲随赵员镇奉命彻查此案，自己微服潜入民间调查。在查案的过程中他们遇到了需自证清白的嫌疑人官小柒，又陷入了赈灾银再次…

讲述了大理寺卿狄仁杰两次面对法与情，选择放下个人私情，为了天下百姓的安乐，拯救大唐于危难之中的故事。

武则天（刘嘉玲饰）登基之前，修建了高达三百尺的通天浮屠竣工之前，却先后发生命案：工部侍郎贾颐、大理寺卿薛勇（刘金山饰）相继自焚而亡。监工沙陀（梁家辉饰）称此二人因动通天柱之灵符而遭天谴。大理寺少卿裴东来（邓超饰）、武后贴…

唐朝麟德年间，唐高宗（盛鉴 饰）与武则天（刘嘉玲 饰）强硬派出大军远征，谁知舰队在大海中遇袭，遭到重挫。该事件震惊洛阳，都城百姓狂热祭拜龙王，缭乱众生的“花魁”银睿姬（杨颖 饰）更惹来各方势力觊觎。狄仁杰（赵又廷 饰）奉武后…