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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……
元芳在家里无意间发现家父和一个人在秘密交谈些什么，什么兵变之类的，还嘱托那个人不能让元芳知道，元芳觉得很是奇怪。李婉青利用狄仁杰送给她的发簪挣脱了开来，她秘密潜入媚娘的寝宫，将这一切都告诉了媚娘，媚娘说如果狄仁杰不照着做会有很多麻烦，还不如将计就计，继续去徐昭媛那里去看戏。
狄仁杰被关押起来，他利用蒙汗药蒙晕侍卫偷偷潜入存放禁军统领尸体的房间内，他发现了一块玉佩。他又来到了案发现场，他突然发现周围台阶好像少了些什么。
梦瑶和二宝策马狂奔来到了暮然山庄，他们找到秋烟姑娘和太傅大人请求帮忙，太傅大人何其聪明，他一下子就来看出来一切罪魁祸首就是王大人，而很有可能和郦妃有关，梦瑶二宝跪求太傅大人帮忙，太傅大人说如果这件事真的是王佑仁主使的那么事情肯定不简单，太傅大人发现禁军并没有由王佑仁统领，太傅大人突然拍桌子，说道大事不妙，长安要出事。
王大人向皇帝请奏，以担心狄知逊拥兵自重为由调来西南西北两队军队，皇帝准奏。狄仁杰查探完一切重新回到被关押的地方，他像什么事情都没发生一样，找假郦妃要来自己的刀去刺杀媚娘。元芳回到府中，想到父亲对他说过的话，他觉得自己的父亲一定在做着不可告人的事情。梦瑶和太傅他们一起赶去长安，在半路上发现了西北军，太傅觉得大事不妙尽快赶回长安，梦瑶发现了首领居然是元芳，她偷偷赶到元芳的营帐附近却发现原来他们在密谋造反，梦瑶被守卫押进来，元芳说她是自己的相好想蒙骗过去那些将军不让他们发现什么。
高丽戏班开演，他们的目的不在于媚娘而是在于皇帝，媚娘挺身帮皇帝挡下一箭，幸亏这时候狄仁杰出现和那些刺客大打出手，救了皇帝。狄仁杰禀明皇帝他发现了索朗之死的原因，皇帝让狄仁杰说清事情原委。