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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……
狄仁杰觉得慧园师太为幕后主谋，杀害几位大人的凶手，狄仁杰想请明空师太证明最后的结论，慧园师太不想为难明空师太主动承认了一切罪责。原来，慧园师太是当年李建成的女官，姐姐是李建成的妃子，慧园师太缓缓倒出当年李世民发起玄武门之变，犯下血洗东宫的种种罪责，但是她姐姐已经怀有太子的孩子，她姐姐被赶往感业寺出家，在她一年以后离开皇宫的时候找寻姐姐下落的时候，她才知道，原来在她姐姐来到感业寺的当年就已经失踪，她本以为姐姐被秘密藏在寺庙中的某个地方，于是她把自己变老变瘸，为的就是查明姐姐下落。可是有一天，她无意中从疯婆婆口中得知了当年发生的事情，她从神像下发现姐姐尸体，认出了手镯，于是她一直想尽办法潜伏，为的就是杀死当年害死她姐姐的凶手，为了姐姐和她肚子里面的孩子报仇。
狄仁杰虽然很同情师太但是指责她为了报仇而伤害无辜，师太临终前拔剑刺杀李治，多亏了明空舍身护主，才避免悲剧的发生。慧园师太服毒自尽，她临死前嘱托狄仁杰一定要好好照顾李婉青。
狄仁杰看着病床中的李婉青内疚不已，他一直陪在她身边说着话，让二宝也取笑不已。经过这个案子，皇帝对狄仁杰宠爱有加，他希望狄仁杰能为官辅助他，可是狄仁杰不喜约束，他希望做自己婉拒了皇帝，但是皇帝还是把他当做心腹样对待。
几位妃子被挖出安葬，童梦瑶发现其中并没有孕妇，狄仁杰觉得哪里不对劲去翻看记录，之后终于明白了什么，元芳赶到，狄仁杰希望元芳能给他一点时间，两个人大打出手，最后元芳还是同意给狄仁杰些时间处理这件事情。
狄仁杰去找媚娘，对她说了回京之事，媚娘只是希望能陪在皇帝左右不为其他，狄仁杰说两个人相爱不应该有秘密，媚娘也是无可奈何希望狄仁杰帮她保守秘密。