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公元653年。唐高宗皇位未稳急于用泰山封禅彰显皇威。自认血统高贵的安王李承道，卧薪尝胆图谋夺回皇位。李承道派死士暗中阻杀，泰山封禅在一场腥风血雨中惨淡收场。唐高宗在打击后一蹶不振不理朝政。郦贵妃为了制衡在后宫日益壮大的势力，决定让唐高宗把身处在感业寺中的武媚娘接回宫中。唐高宗借以感业寺修葺进香为名，带着官员们一起去寺里进香礼佛多少以挽回封禅受挫颜面，并顺道把武媚娘接回。狄仁杰带着家丁二宝，为躲避婚约尾随到长安述职的父亲。在父亲的引见下，狄仁杰与国丈爷刑部尚书王佑仁见面，狄仁杰这才发现王佑仁之子王元芳竟是当天在市集上遇到了纨绔公子哥。两人不打不相识，王元芳告诉狄仁杰感业寺最近闹鬼的传闻，约他一同前往探个究竟。却随即发生了一系列恐怖案件……成功破解感业寺疑云的狄仁杰得到唐高宗和武媚娘的欣赏与信任，狄仁杰与在寺中结识的李婉清互生情愫，而元芳与梦瑶也互生好感。几人决定四处游历。一路打打闹闹，也屡遇凶险，经历了鸢尾谷的亡灵案，孤岛魔影案，九天玄女童谣杀人案后，狄仁杰与元芳成为挚交好友，两对年轻人的情感也愈加浓烈。但敏感的狄仁杰却始终感觉到了李婉清对身世难以放下，以及身后一股神秘势力在暗中的蠢蠢欲动……
狄仁杰从尸体房出来，看到一个黑衣人，他紧追黑衣人而去，来到了媚娘的住所。媚娘叫狄仁杰而来是给他一些提示，媚娘说最近徐昭媛和贵妃素来不和，而且近期贵妃性情大变，媚娘说她能告诉狄仁杰的就是或许死者并非一人。
王大人找来元芳，说起姐姐身体不适而且一直无子嗣，徐昭媛在旁边还一直虎视眈眈，王大人希望这次元芳能破案，而不是狄仁杰，给王家和姐姐争光。
自从他们来到长安，婉青夜夜擦剑，并且她的眼神不安仓促，狄仁杰准备叫婉青进宫验尸，他告诉婉青不能带任何刀剑进宫，婉青说不带这些就不要叫她进宫了，狄仁杰说进不进宫不是重点，重点是她能不能放下。婉青说你知道我放不下的，狄仁杰说他愿意陪婉青一错到底，他愿意用他的命来换取婉青的命。
贵妃也知道了狄仁杰他们来了，她带了些珠宝去看媚娘，她想借用媚娘和狄仁杰的关系让她给带话给狄仁杰，可是媚娘何其聪明根本不接贵妃的话。贵妃无趣而走，她想媚娘既然这样了，她只能靠自己的手下给带话了。
经过婉青的验尸，婉青说凶器并非一般刀剑伤，而且是一击毙命。狄仁杰四处转悠，正好碰见了丽妃娘娘的贴身宫女，她对狄仁杰说了一些话，狄仁杰注意到这个宫女所佩戴的收敛异常的精致华贵。
狄仁杰找到皇上，利用金牌让皇上说明宠幸还有最近变化的情况，皇帝百般无奈，被狄仁杰问完大臣又有事上奏。本来王大人想利用这次机会得到禁军的军权，可是没有想到，皇帝听媚娘的话先行一步召回了狄知逊来任命，王大人如意算盘落空，表面还要装的很是高兴。王大人和狄知逊两个人商量着，既然元芳和狄仁杰已经先行查案，就放手让他们先进行调查。
元芳再次拜访姐姐，可是姐姐不见他还重重阻挠，元芳很是不明白和不谅解，姐姐刚刚见过狄仁杰却不见他实在是没道理。