竣工之前,却先后产生命案:工部侍郎贾颐、大理寺卿薛勇(刘金山 饰)相继而亡。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)、武后贴身侍卫上官静儿(李冰冰饰)受命查询,但国师陆离却点拨此案需狄仁杰(刘德华饰)查处。武后下旨,入狱八年的狄仁杰获释任钦差担任此案,却遭刺客突击。
所幸其早有防范,加之上官静儿陪护,得以抽身。狄仁杰排除了置疑目标琅琊王李宵(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,遂带领裴东来、上官静儿夜访鬼市,期望从旧日太医汪驴口中取得本相,不想遭受匿伏,疑似国师显身,杀手集结,令三人难以抽身。但是,一番缠斗之后,案情好像有了真相大白的起色……