武则天（刘嘉玲饰）登基之前，修建了高达三百尺的通天浮屠。完工之前，却先后发作命案：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）,武后贴身侍卫上官静儿（李冰冰饰）奉命调查，但国师陆离却指点此案需狄仁杰（刘德华饰）查办。武后下旨，入狱八年的狄仁杰获释任钦差担任此案，却遭刺客袭击。所幸其早有防范，加之上官静儿陪护，得以脱身。狄仁杰扫除了疑心对象琅琊王李宵（姚鲁饰），并拒绝了其对立武后之约。狄仁杰发现，死者身中赤焰金龟之毒，遂率领裴东来,上官静儿夜访鬼市，希望从昔日太医汪驴口中取得真相，不想遭遇潜伏，疑似国师显身，杀手集结，令三人难以脱身。但是，一番缠斗之后，案情似乎有了真相大白的转机……