唐高宗年間，閻立本偶遇狄仁杰（任嘉倫 飾）蒙冤入獄事件，在助其自救后，發現他是斷案奇才。適逢皇上派他去感業寺查案，遂決定帶狄仁杰一同前往。在感業寺，狄仁杰偵破奇案，化解了一場佛門大劫，并與武媚娘結緣。狄仁杰一鳴驚人，被皇上派往并州，在此期間，他屢破奇案，被稱為神判。時有前朝鬼兵殺人事件，狄仁杰前去查看，發現與前朝寶藏及濮王李泰意圖造反有關，卻被毀滅證據，無法繼續。此時，發生武媚娘殺害親女，嫁禍王皇后之事，皇上召狄仁杰回長安調查。根據武媚娘提供的線索，狄仁杰破獲此案，并在李泰的住所找到前朝寶藏，成為濮王謀反的確實證據。而狄仁杰也知道此前破案過程中每遇瓶頸【jǐng】時為他解惑的人竟是武媚娘，只覺武媚娘深不可測，野心更是超乎自己的想象。果然不久，唐高宗因風疾發作，讓武媚娘一同上朝，合稱二圣臨朝。