武则天登基前夕，高达百丈的通天浮屠在洛阳城内拔地而起，却接连发生离奇命案。大理寺卿狄仁杰奉命调查，发现死者均是与建造浮屠相关的工匠和官员，且死状诡异，现场残留着神秘的暗器与梵文符号。狄仁杰抽丝剥茧，逐渐揭开浮屠背后的惊天阴谋：原来，一股反对武则天称帝的势力利用浮屠工程布局，企图在竣工大典上实施刺杀。狄仁杰与贴身护卫沙陀忠、女刺客上官静儿联手，深入浮屠内部，与幕后黑手展开殊死搏斗。最终，他们识破了利用火药与机关制造的陷阱，阻止了惨案发生，但上官静儿为保护狄仁杰而牺牲。狄仁杰虽破案，却对权力斗争下的牺牲感到沉重。