城市内杀案件频发，多名死者具有相似之处。为此，刑警队探长邢敏（黄璐饰）与省厅老侦查员老周（谢钢饰）组成连环杀人案专案组。为了破案，邢敏将自己作为诱饵，打扮成凶手欲杀害的下一个被害者。凶手终于浮出水面，邢敏却命悬一线。
垂拱年间，一场匪夷所思连环杀人案搅得洛阳城内人心惶惶，受害的多为一对男女，凶手行踪神出鬼没，没有留下丝毫线索，民间传闻这是上天要惩罚天后颠鸾倒凤。崔公公受命彻查，但一直没有结果，大臣进谏让狄仁杰一试。狄仁杰虽然和天后政见不同，但事关黎民疾苦，最终接受了天后的安排，限期破案，否则他将作为“凶手”去承担这件风波的罪责。起初狄仁杰被要求破案的同时不得离开牢房，狄仁杰明白天后的用意，应允下来，同时向天后索取了两个对自己照顾有加的牢头作为帮手，狄仁杰被移出了原来的牢房，关押在一个能从四周看见洛阳全城的塔楼之上，在新的监牢中他见到了等候多时的“眼睛”——心腹崔公公。狄仁杰通过崔公公的描述很快还原了凶杀的现场，认为这是预谋性极强且带有特殊含义的诅咒式连环命案，死者死法一致且凶手借尸体完成某种影响他人运势的仪式。就在狄仁杰和崔公公查案未果的时候，洛阳城内又发生了一起...
武则天登基前，“无头神将”怪物奇袭皇陵，屠杀官兵和工匠。武后派民间神探狄仁杰调查此案。狄仁杰多次涉险后终于发现幕后黑手的身份和无头神将的真面目。敌人袭击祭天大典，狄仁杰摧毁“无头神将”，击溃敌人，保护了武后。
黄河晋陕大峡谷的壮阔背景中，邵兵姜武分饰一对警察大盗，江湖恩怨从20年前计起，又因故人之女再度重逢。当年的枪声改变了众人的命运，这一次追捕像轮回中的一场重逢，“有生以来，侠路相逢，终不能幸免”。尘封的秘密被不断牵出，往事的波澜再次起伏。巨石壁立，黄河奔流，所见证的罪恶与惩罚、英勇与荣誉，是一段荡气回肠、感慨唏嘘的英雄故事，也是一段惊心动魄的黄河边的残酷青春......
