隨著高達100米的通天浮屠落成,武則天(劉嘉玲飾)登基之日亦將近。但接二連三駭人的自焚案相繼發生,死者全爲武後的親信。壹切究竟是逆天而行的天譴,或是有人暗中在挑戰她的權威!
武則天聽從國師的指引,命令上官靜兒(李冰冰飾)將通天神探狄仁傑(劉德華飾)召回,並命爲欽差,聯同上官靜兒、裴東來(鄧超飾)查案。期間,狄仁傑與生死之交沙陀(梁家輝飾)發現壹種名爲“赤焰金龜”的靈蟲與自焚案有著莫大的關系,建議狄仁傑深入異地“鬼市”查探。他不但發現案件疑點重重,更遭到連番追殺,只因太多人不願他查明真相。
自焚案受害者越來越多,登基大典迫在眉睫。未查出真凶是誰,所有證據都直指與武後有關。究竟這個女皇帝背後藏有多少個不可告人的秘密?而被委派協助的上官靜兒及婓東來究竟是敵?或是友?通天幹探狄仁傑誓言以性命解開千古奇案!