在唐代长安，一场突如其来的凶案震动朝野：大食国使节萨罗惨遭不测。大唐名探狄仁杰与助手洪云奉旨追查此案，却不幸遭遇伏击，好友洪云英勇牺牲。而作为贡品的幻涅魔蛾虫后蛹则落入了铁勒人之手。几年后，武则天身染奇毒，怀疑有人欲借其之手铲除李氏皇族，于是秘密召回狄仁杰。然而狄仁杰早已心灰意冷，回归田园生活，拒绝复出。他的妻子劝说他为了社稷安宁和天下苍生，最终狄仁杰决定重回仕途。在追查过程中，狄仁杰发现神秘的幻涅魔蛾竟与多年前的大食国贡品有关，其剧毒可致人癫狂而死。然而这种毒虫并非完全体，毒性较弱，只能长期积累才能致命。在追踪天煞的过程中，狄仁杰还意外发现了武则天设下的苦肉计。真相最终浮出水面：原来武则天与铁勒首领诺依德勾结，利用幻涅魔蛾图谋铲除李氏宗亲巩固皇位。狄仁杰、飞羽等人在洛阳的废弃铁匠铺找到了铁勒部的老巢，并成功阻止了诺依德的阴谋。最终，在一系列惊心动魄的事件后，武则天意识到了亲情的重要性，决定放弃对付李氏的决心，放走了狄仁杰。在与家人重逢之际，狄仁杰感慨万千，重新出发，继续守护这片土地上的安宁。
