隨著高達六十六丈,象征至高皇權的"通天浮屠"漸近完工,武則天的登基大典也已就緒。世人皆知"浮屠落成之日,女皇登基之時"。不料,匪夷所思的命案竟接連在神都洛陽發生。死者無故自燃,都在胸腹間起火,延及全身,宛若炮烙般被燒成灰燼,未燒盡的部分也焦黑如殘枝廢炭。更讓武則天心驚的是,受害者幾乎都是她親政之後提拔的親信。
顯然,兇手是在挑戰她的權威,武則天急於揪出兇手,但她的敵人實在太多,多到難辨敵我。於是狄仁傑(劉德華飾)被召回神都洛陽晉見武則天,武則天特命他為欽差,協同大理寺徹查洛陽發生的焚屍案。專門辦案的大理寺少卿裴東來(鄧超飾),陰錯陽差成了狄的手下。加上狄仁傑原來入獄之前的老朋友、現任「通天浮屠總監修」的沙陀(梁家輝飾),三人聯手,全力查案追兇。