武則天特地命人建造了巨大的通天浮屠，通天浮屠建成之時就是她登基成為皇帝的日子。沒想到在這個緊要關頭洛陽接連發生離奇又神秘的人體自燃案件，武則天不得不從獄中提出狄仁杰，讓狄仁杰戴罪立功。
劉德華飾演狄仁杰，這版狄仁杰不僅智商超群，武功也不弱，可他的武器亢龍锏是不可多得神兵利器，耍起來虎虎生威，威力十足。狄仁杰人設雖然顛覆了大眾的認知，卻讓人眼前一亮。劉德華塑造的新狄仁杰給人留下了深刻的印象。
李冰冰在影片中飾演上官婉兒這一角色，她是深受武則天信任的宮廷女官，擁有巨大的權利。上官婉兒不僅有才華，還是一名俠女，功夫極高，李冰冰剛柔并濟的上官婉兒塑造的非常完美，女裝柔美動人，勁裝英姿颯爽。
劉嘉玲飾演女皇武則天，這個角色簡直是為劉嘉玲量身打造的，劉嘉玲本身就自帶霸總氣質，只有她才能演出第一女皇的王者氣質來。
鄧超飾演裴東來，他是狄仁杰的好助手，裴東來年紀輕輕卻有一頭白發，外表看起來很嚇人，實際上內心十分有正義感。別看生活中的鄧超十分搞笑，認真演戲的他簡直帥出天際，演活了乍一看正邪難辨的裴東來。