《神探狄仁杰》由《使團驚魂》、《藍衫記》和《滴血雄鷹》三個各自獨立又息息相關的故事組成。《使團驚魂》講述武周年間，突厥戰爭結束，舉國上下迎接突厥議和使團的到來。然而就在使團逗留期間，京城接連突發了幾件舉國震驚的大案。嚴峻的內憂外患令武則天（呂中飾）憂思【sī】如焚，急調狄仁杰（梁冠華飾）進京火速破案。《藍衫記》中狄仁杰與護衛李元芳（張子健飾）正在鄉間暗查民情，然而一起一天內連發兩起命案的案件引起了他們的注意。《滴血雄鷹》則由一幅用鮮血圖畫的滴血雄鷹引出。