凝结了中华民族时代变迁、承载了中国历史上多元文化脉络的北京中轴线，是中华文明源远流长的伟大见证，是北京也是全国的一张金名片。武则天（刘嘉玲 饰）即位之前，建筑了高达三百尺的通天浮图完工之前，却前后产生命案：工部侍郎贾颐、年夜理寺卿薛勇（刘金山 饰）接踵自焚而亡。监工沙陀（梁家辉 饰）称此二人因动通天柱之灵符而遭天谴。年夜理寺少卿裴东来（邓超 饰）、武后贴身侍卫上官静儿（李冰冰 饰）受命查询拜访，但国师陆离却指导此案需狄仁杰（刘德华 饰）查究。武后下旨，进狱八年的狄仁杰获释任钦差负责此案，却遭刺客攻击。所幸其早有防范，加上上官静儿陪护，得以脱身。狄仁杰解除了思疑对象琅琊王李宵（姚鲁 饰），并谢绝了其匹敌武后之约。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，但愿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，令三人难以脱身。但是，一番缠斗以后，案情仿佛有了内情毕露的起色……