唐高宗年间，阎立本偶遇狄仁杰（任嘉伦饰）冤案入狱事件，在帮助他洗清冤屈后，发现他拥有非凡的断案才能。恰逢皇帝派他去感业寺调查案件，于是他决定带上狄仁杰一同前往。在感业寺，狄仁杰破解了一起离奇案件，解救了一个悬在空门头上的大劫，并与武媚娘结下了缘分。狄仁杰的才华惊人，被皇帝派往并州，在那里，他屡破奇案，被誉为神判。不久前朝鬼兵杀人案发生，狄仁杰前去调查，发现与前朝的宝藏和濮王李泰谋反有关，但却无法找到连续的证据。与此同时，出现了武媚娘杀害亲女儿，嫁祸给王后的事件，皇帝召回狄仁杰回到长安进行调查。凭借武媚娘提供的线索，狄仁杰破获了这起案件，并在李泰的住所找到了前朝的宝藏，成为了濮王谋反的确凿证据。而狄仁杰也发现了在之前破案过程中一直为他解惑的人竟然是武媚娘，他感到武媚娘深不可测，野心超乎他的想象。不久之后，唐高宗因风疾发作，让武媚娘一同上朝，二人一起执政。
