唐朝武周时期，原本平静的江州发生命案。唐老爷在寿宴之上被一个名叫修杰的乐师行刺，但所幸只受到了轻伤，却没想到最后还是难逃厄运，竟在宴会之后离奇死亡。大理寺狄仁杰奉命调查，前往唐府。

皇帝久卧病榻，疏于朝政，贪腐盛行！朝廷下拨军饷莫名失踪二十余万两，太师传旨命狄仁杰侦破当朝罕见悬案，不料贪污军饷的王将军忽然暴毙，使案件更是一瞬失去线索，狄仁杰与柔儿前往营中调查。

长安城发生离奇杀人事件，狄仁杰为查找真相，一路跟随踪迹与凶手周旋，甚至被奸人陷害入狱，最终狄仁杰通过缜密的分析抓到了真正的凶手，长安城恢复了往日的宁静。

垂拱年间，一场匪夷所思连环杀人案搅得洛阳城内人心惶惶，受害的多为一对男女，凶手行踪神出鬼没，没有留下丝毫线索，民间传闻这是上天要惩罚天后颠鸾倒凤。崔公公受命彻查，但一直没有结果，大臣进谏让狄仁杰一试。狄仁杰虽然和天后政见…

蓬莱县几任县令离奇死亡，狄仁杰奉命查勘此案，刚刚到达命案再次发生。蒙面刺客刺杀狄仁杰，县尉武勇的离奇救援，使得狄仁杰发现县丞的可疑。然而县丞却突然死在家里，线索指向迷雾森林。追到迷雾森林里，却造埋伏，幸得铁手相救。沿着县…

狐妖夜出谣言四起，百万银饷离奇失踪，押饷士兵无一生还。大理寺卿率人奔赴查案，却遭埋伏身亡，尸体形状诡异。天后震怒，狄仁杰为还将士真实情况而破悬案，历经生死踏上了破解狐妖阴谋的冒险之路。背后的阴谋是权臣的勾结，还是鬼魅横行…

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。

公元690年，武则天称帝，改国号为周。一日，皇宫一直没有人居住的“兰苑”宫内出现了“鬼影”，并出现了一种不知是何物的红水。“兰苑鬼影”的出现，将人们笼罩在一种恐怖的气氛中。随后，供外国使节参观的存放在珍宝楼的国宝全部被盗，…