唐朝麟德年間，唐高宗（盛鑒 飾）與武則天（劉嘉玲 飾）強硬派出大軍遠征，誰知艦隊在大海中遇襲，遭到重挫。該事件震驚洛陽，都城百姓狂熱祭拜龍王，缭亂衆生的“花魁”銀睿姬（楊穎 飾）更惹來各方勢力觊觎。狄仁傑（趙又廷 飾）奉武後之命調查龍王一案，偏巧卷入綁架銀睿姬的案件之中。在與劫匪搏殺過程中，狄仁傑遭遇亦敵亦友的大理寺卿尉遲真金（馮紹峰 飾），遂被對方投入大牢。銀睿姬一案內龍王身影再現，使洛陽上空更添一道疑雲。獄中狄仁傑憑借缜密推理博取回纥醫工沙陀忠（林更新 飾）的信任，逃出大牢同查龍王真相。　　兩起案件錯綜複雜，相互糾纏，引向全然未知的方向……