唐高宗年间，工部尚书阎立本偶然卷入一桩冤狱，结识了蒙冤入狱的少年狄仁杰（任嘉伦 饰）。在助其洗清冤屈的过程中，阎立本慧眼识珠，发现此人竟是不可多得的断案奇才。适逢皇帝降旨命阎立本前往感业寺查案，他遂决定带上狄仁杰一同前往。在感业寺内，狄仁杰展露惊人才干，不仅成功侦破奇案、化解了一场佛门大劫，更在此与武媚娘结下不解之缘。狄仁杰由此一鸣惊人，被皇上钦点派往并州任职。在此期间，他屡破悬案，被百姓奉为“神判”。彼时前朝“鬼兵杀人”事件频发，狄仁杰深入追查，竟发现此事与前朝宝藏及濮王李泰意图谋反密切相关，却因证据被毁而无奈中断。与此同时，宫中突发武媚娘扼杀亲女以嫁祸王皇后的骇人传闻，皇上急召狄仁杰回长安彻查。回京后，狄仁杰根据武媚娘暗中提供的线索顺利破案，更在濮王李泰住所搜出前朝宝藏，坐实了其谋反之罪。然而，狄仁杰也在此刻恍然大悟：此前破案每逢瓶颈，那个在幕后为他指点迷津的神秘人竟是武媚娘！他只觉这位女子深不可测，其城府与野心远超常人想象。果不其然，不久之后唐高宗因风疾发作，武媚娘借机步入朝堂，与高宗并称“二圣临朝”，一段波澜壮阔的权力角逐就此拉开序幕。