唐高宗统治时期，阎立本（原名）无意中结识了狄仁杰（任嘉伦饰），他被错误地投入监狱。在帮助狄仁杰摆脱困境后，阎立本发现他具备破案的非凡才能。皇帝派遣狄仁杰前往感业寺调查一宗案件，于是阎立本决定陪同他前往。在感业寺，狄仁杰解开了一起令人费解的案件，并成功解救了佛门于危机之中，同时也结识了武媚娘。狄仁杰凭借出色的表现，被皇帝派往并州，期间，他频频破解奇案，被人们誉为神判。而与此同时，前朝鬼兵频繁作恶，狄仁杰前去调查，发现这一系列案件与前朝的宝藏和濮王李泰的谋反计划有关。然而，他在收集证据的过程中却遭到破坏，无法继续推进。与此同时，武媚娘被指控谋害亲女，嫁祸给王妃，皇帝召回狄仁杰返回长安进行调查。根据武媚娘提供的线索，狄仁杰破获了这起案件，并在李泰的府邸里找到了前朝宝藏，成为了濮王谋反的确凿证据。而与此同时，狄仁杰也意识到之前帮助他破案的人竟然是武媚娘，他对她的能力和野心感到震惊。不久之后，唐高宗突发风疾，命令武媚娘陪同他共同处理政务，二人被称为“二圣临朝”。