唐朝麟德年间，唐高宗（盛鉴 饰）与武则天（刘嘉玲 饰）强行调集大军出海远征，却不料舰队在海上遭遇袭击，损失惨重。消息传回洛阳后，举城震动，百姓纷纷狂热祭拜龙王，而令众生神魂颠倒的花魁银睿姬（杨颖 饰）也因此成为各方势力争夺的目标。
奉武则天之命，狄仁杰（赵又廷 饰）着手调查舰队遇袭的“龙王案”，却意外卷入银睿姬遭绑架一事。与劫匪交手时，他遇到了大理寺卿尉迟真金（冯绍峰 饰）。两人立场难辨、既敌且友，狄仁杰最终被尉迟真金投入大牢。与此同时，银睿姬被绑一案中再度出现龙王的踪迹，令笼罩在洛阳上空的谜团愈发深重。
身陷囹圄的狄仁杰凭借严密推理赢得回纥医工沙陀忠（林更新 饰）的信任，二人携手逃出牢狱，共同追查龙王现身背后的真相。随着两起案件逐渐交织，线索彼此牵连，最终将他们引向一个完全未知的方向……
动作片