唐高宗显庆年间，汴州朱仙镇发生连环命案，三人接连暴亡于几座神兽石雕下。狄仁杰奉命勘查，发现死者身上皆有兽爪抓痕，且是同一生辰八字。经一番曲折探案，狄仁杰终于查出幕后元凶，同时也揭穿“石兽现身”的秘密。

唐高宗显庆年间，汴州朱仙镇发生连环命案，三人接连暴亡于几座神兽石雕下。狄仁杰奉命勘查，发现死者身上皆有兽爪抓痕，且是同一生辰八字。经一番曲折探案，狄仁杰终于查出幕后元凶，同时也揭穿“石兽现身”的秘密。

狄仁杰出生在唐朝一家官宦人家，出生后不久，爷爷尚书左丞狄孝绪，父亲夔州长史狄知逊被诬陷谋反，被朝廷杀害，全家被抄。小小的狄仁杰被在朝为官的姑父上官仪收养。狄仁杰从小和表妹上官婉儿跟随姑父审理勘察各类案件，受到耳濡目染，开始了他一生传奇式的断案生涯。

唐高宗大兴土木，建成方圆二坛用以祭祀。狄父让狄仁杰娶侍郎的女儿，狄仁杰因其相貌问题不愿意。狄仁杰前往长安，他在客栈里偶遇身着紫色衣服的女人，两人深情对望。就在这时候侍郎女儿童梦瑶怒吼而来，狄仁杰的好事遭搅。神秘人火烧了祭坛，皇上大发雷霆。媚娘在感业寺吃斋念佛，一张纸条突然出现约她相见。在郦妃的建议下，皇上决定去感业寺进香礼佛。

盛唐时期，年方二十的狄仁杰上京参加明经考试，武则天亲自监考。一名伪装成考生的刺客忽然杀出，考场大乱，狄仁杰追捕神秘刺客，意外发现刺客是女扮男装，刺客趁乱逃走。武则天命狄仁杰继续追查刺客的来历，狄仁杰发现对方的暗杀是经过详细周密部署的。年轻的狄仁杰决心不追查到底不罢休。 　　狄仁杰才华出众，又护主有功，很快当上了汴州判佐。在汴州，狄仁杰遇上了初恋情人楚芸。楚芸比狄仁杰大了五岁，楚芸就像姐姐一样照顾着狄仁杰。后来楚芸嫁给了左司郎中王本立的二公子王彦，新婚之夜王彦意外身亡。此时再遇狄仁杰，两人已然心动，但经历大变故的楚芸已理智地知道她和狄仁杰没有未来，而狄仁杰却发现王彦之死并不是一场意外，惨剧一幕幕发生，一连王家的几人皆死于非命，命案现场凄美得诡异，而狄仁杰与楚芸暗涌的情感为案情更添神秘。

天授元年，民间精怪作乱、怪事频发。狄仁杰奉命暗查奇案，近日听闻降魔邪咒召唤亡灵重回人间，为祸一方，便火速展开调查。当波谲云诡的案情逐渐显露端倪，却将狄仁杰引向了一个更加恐惧的真相，原来世间真有“亡灵”存在……

武周天授元年，潞州司马孔成业因追寻炼丹奇方彼岸花暴毙，民间阴兵祸乱妖邪四起。狄仁杰奉旨查案，抽丝剥茧间发现有人借炼丹之名行灭口之实，于幽冥谷练兵造甲欲图谋反。狄仁杰与鹰扬将军里应外合擒拿叛党魁首，粉碎叛乱阴谋，揭开彼岸花传说下的权力迷局……

武周时期，豫州刺史为早逝的儿子操办冥婚，不料妙龄新娘的尸身突然异变成一具白骨骷髅大开杀戒，所杀之人皆化作森森白骨，惨烈现场只留下一句话“武后死，李唐兴”。武后震怒，急命贴身美女高手尉迟晴协助狄仁杰督办此案。狄仁杰将怀疑的矛头直指李氏子孙越王李贞，却遇骷髅攻击李贞，在狄仁杰与骷髅的混战之中，罹难的百姓竟也变成骷髅并融合成为一个巨大的骷髅将军。案件迷雾重重，狄仁杰能否拨云见日，揪出幕后之人？

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，谜团最终能否解开……

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。