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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，使的朝廷上下乱做一团。女皇武则天闻讯大怒，下旨命狄仁杰火速破案。为了查找宝物与真凶，狄仁杰来到狱中，找到了昔日闻名江湖的大盗飞天虎，请他帮忙找回皇宫失宝，条件是事成之后飞天虎可获得自由。飞天虎找到昔日的结拜兄弟毒狼请求帮助寻找，很快就将宝物找回。就在人们忙于欢庆之时飞天虎却突然失踪。这时，大内副总管李公公又惨死在宫中。一波未平，他们又意外发现，找回的宝物全部是赝品。与此同时，由边疆来的朝中女官慕容雨，发现旧时的恋人门固良就是今天朝中的捕快林如雪，然而使他意想不到的是林如雪却不与她相认，几经周折二人才重归于好。而这时，已深深爱上慕容雨的陶甘只得将自己的感情埋藏在心中……
女皇武则天为召开庆典，下令调回骊山古墓被盗珍宝，珍宝在被运回京城的路上被盗。武则天下令狄仁杰与奥斯曼的侦探莫尔斯共同侦破此案，查出奥斯曼国大使侍从被杀的幕后元凶，并追回珍宝，由于奥斯曼与大周的不同习俗，狄仁杰与莫尔斯不同的侦破方式，引出了不愉快的合作，为侦破此案狄仁杰冒险启用死囚犯飞天虎，引起朝中大臣的不满。在狄府教狄仁杰奥斯曼语的慕容雨，无意中碰到来狄府的林如雪，似曾是她失散多年的男朋友。