電影講述了武周年間，帝京長安接連發生了幾起離奇死亡案件。因爲死因不明，忠烈祠飛天壁畫殺人的謠言愈演愈烈。百姓紛紛認爲是天降不祥，人心惶惶。在地方屢破奇案的狄仁傑和神武軍都尉謝瑤環奉命一起調查此案，最終不僅破除了謠言，抓住了真兇，還化解了一段二十餘年的恩怨。