唐高宗年间，工部尚书阎立本偶遇蒙冤入狱的少年狄仁杰（任嘉伦 饰）。在助其洗清冤屈的过程中，阎立本敏锐察觉到他在断案上的惊世天赋。适逢皇帝派其前往感业寺查案，阎立本遂决定带狄仁杰一同前往。在感业寺内，狄仁杰大显身手，不仅成功侦破奇案、化解了一场佛门大劫，更在此与女子武媚娘结下不解之缘。狄仁杰就此一鸣惊人，获皇帝赏识被派往并州。任职期间，他屡破悬案，被百姓尊称为“神判”。彼时前朝“鬼兵杀人”事件频发，狄仁杰深入追查，察觉此事竟与前朝宝藏及濮王李泰意图谋反有关，却无奈证据遭人毁灭，案件只能被迫中止。与此同时，宫中突发武媚娘扼杀亲女以嫁祸王皇后的惊天疑云，皇上急召狄仁杰回长安彻查。依托武媚娘暗中提供的线索，狄仁杰顺利破获此案，并在李泰住所搜出前朝宝藏，拿到了濮王谋反的确凿铁证。然而，狄仁杰也恍然大悟：此前破案每逢瓶颈时为自己指点迷津的神秘人，竟全是武媚娘在幕后操纵。他只觉这个女人深不可测，其城府与野心远超常人想象。果不其然，不久后唐高宗因风疾发作难以理政，遂命武媚娘一同上朝理政，史称“二圣临朝”。面对深不可测的武媚娘，狄仁杰的未来又将卷入怎样的惊涛骇浪？