大唐派能工巧匠为突厥王妃建造雕像。不料雕像被毁，太宗即刻派袁天罡前往突厥查案。袁天罡抽丝剥茧，查出雕像被毁案与传说的“不死军团”有关，不死军由将军杨武一手制造，而幕后操控者最终层层浮出水面。

该电影演绎了中国唐朝贞观十年的故事，当时天降巨石，传说预言大逆不道的逆贼李世民杀父弑兄，七日后将遭末日天劫，于是长安城内一时谣言四起而民心大乱。为了让百姓安定，皇上派出袁天罡查办，一查到底终将凶手揖拿归案。

玄武门之变后，李世民为拉拢世家大族，皇宫选秀，两位秀女当众自燃，并留下难解的神秘图案。内忧外患，李世民限袁天罡十日破案，易颜馆的胭脂成为本案最大疑点，琴色双绝的馆主柳玄机更为错综复杂的案件蒙上诡秘面纱

皇帝赴泰山祭天。派怪探袁天罡赴泰安筹备大典，刚来到泰安城，便发生了离奇的动物连环杀人案。袁天罡突破重重难关，从一个哥哥为妹妹复仇案的案件，查到了一件隐藏在背后的太子之争。制止了一场兄弟之间的骨肉相残...

玄武门之变十二年，李世民请来西域肉身圣佛，在玄武门做法事，祭奠当年之亡魂。然而，圣佛在法门寺被盗，法门寺僧众受到牵连，案情扑溯迷离。袁天罡临危受命，最终解密一段悲凉复仇的故事。

太宗年间，西域边关战火不断，克兰国王主动请和。和亲之日，公主陈尸宴席之上，宾主大乱，凶手直指善用妖法的克兰国师鸠罗刹。唐太宗痛失爱女，又受兵部主战派压力，严令大唐神探袁天罡三天破案，否则荡平克兰国。

狄仁杰初任大理寺丞，受阎立本所托，为在朝廷站稳脚跟远赴江南查案。正逢江南大旱农民暴动，追随修罗教，修罗教教主不死修罗，向朝廷宣战企图复国。狄潜入地宫，生擒教主后教主被人用暗箭射死。 本以为修罗教主已死，不死修罗事件告一段落，没想到不死修罗再次现身。

狄仁杰初任大理寺丞，受阎立本所托，为在朝廷站稳脚跟远赴江南查案。正逢江南大旱农民暴动，追随修罗教，修罗教教主不死修罗，向朝廷宣战企图复国。狄潜入地宫，生擒教主后教主被人用暗箭射死。 本以为修罗教主已死，不死修罗事件告一段落，没想到不死修罗再次现身。