长安城发生离奇杀人事件，狄仁杰为查找真相，一路跟随踪迹与凶手周旋，甚至被奸人陷害入狱，最终狄仁杰通过缜密的分析抓到了真正的凶手，长安城恢复了往日的宁静。

天后武则天寿宴之际，突然传出“赤目怪物”作乱迷案，武则天命令狄仁杰督办此案。狄仁杰与徒弟陈江桥来到房州调查案件，偶遇同来调查该案的不良人沈青青。三人通过对案件的调查，逐渐靠近“赤目怪物”背后的真相，并

电影讲述了武周年间，帝京长安接连发生了几起离奇死亡案件。因为死因不明，忠烈祠飞天壁画杀人的谣言愈演愈烈。百姓纷纷认为是天降不祥，人心惶惶。在地方屡破奇案的狄仁杰和神武军都尉谢瑶环奉命一起调查此案，最终

公元690年，武则天称帝，改国号为周。一日，皇宫一直没有人居住的“兰苑”宫内出现了“鬼影”，并出现了一种不知是何物的红水。“兰苑鬼影”的出现，将人们笼罩在一种恐怖的气氛中。随后，供外国使节参观的存放在珍宝楼的国宝全部被盗，从长安用来参展的珍宝途中被劫，使得朝廷上下乱作一团。