唐武则天时期，十几年对突厥的战争结束了，天下太平举朝欢贺。此时的狄仁杰，已因故被贬为彭泽县令。这一天，满朝文武齐集太极殿，准备迎接突厥议和使团的到来。武则天俯视群臣，为狄仁杰未能到场深感遗憾。武三思却认为，狄仁杰被贬彭泽是罪有应得，若不是武皇天恩，他早就粉身碎骨了。

影片讲述的是因武则天（童飞 饰）器重奉诏入京出任大理寺丞的青年才俊狄仁杰（郭品超 饰），偶然卷入乾元殿行宫失火谜案后智破奇案的故事。乾元殿无故失火，狄仁杰发现废墟下的残缺人偶木质特殊，切断后有血流出，与真人无异，宫内更有此法是武皇后使用“厌圣” 之术诅咒高宗的传言，武则天当机立断派上官秋（骆达华 饰）和梅花内卫都领李青方（黄一晗 饰）协同狄仁杰查办此案。随着案件深入，流血人偶创造者白衣道士（周浩东 饰）、看守人偶的武皇后侄子贺兰敏之（张明明 饰）、玉面书生白崇文（于小彬 饰）等众多势力牵涉其中，神探狄仁杰