狄仁杰之通天帝國講述武則天（劉嘉玲飾）登基前修建三百尺通天浮屠期間，工部侍郎賈頤與大理寺卿薛勇（劉金山飾）接連自焚暴斃。監工沙陀（梁家輝飾）以"動靈符遭天譴"解釋，但大理寺少卿裴東來（鄧超飾）、侍衛上官靜兒（李冰冰飾）奉命調查未果，國師陸離點名需狄仁杰（劉德華飾）出山。獲釋八年的狄仁杰接任欽差后遭刺殺，幸得上官靜兒護衛脫險。調查中排除瑯琊王李宵（姚櫓飾）的嫌疑后，狄仁杰鎖定死者體內赤焰金龜之毒，率裴東來、上官靜兒夜闖鬼市追查太醫汪驢。三人遭遇殺手圍攻時疑似國師現身，混戰中發現毒蟲實為宮廷秘藥。最終查明此案系國師陸離勾結境外勢力，借靈異事件阻撓武則天登基。狄仁杰以證物鏈環環相扣揭露真相，確保通天浮屠如期竣工，武后得以在朝霞滿天中完成登基大典。