狄仁杰在連破崇州、蛇靈、江州等一系列大案后打算回老家并州休養。狄仁杰計劃在回家途中繞道去看望自己的門生，也就是涼州刺史曾泰。曾泰此時接到了朝廷急報，得知西北將要發生大地震。地震來臨時損失慘重，曾泰想到大漠中押運餉銀的三千鐵甲軍，便立即派人前去接應。可援軍找到這支押運隊伍時，軍中所有人力竭吐血而死，而押運的五百萬兩餉銀也不翼而飛了。曾泰在案情發生后封鎖州境，并馳報朝廷等待幫助。
犯下此案的正是黑衣社。黑衣社的前身為隋代"黑色玉女軍"。黑衣社利用大地動所造成的沙漠風暴劫奪了這五百萬兩餉銀，于是引發了震驚朝野的涼州奇案。小桃本是涼州城外洪家堡村的一名村民，黑衣天王指使黑衣社殺害真正的小桃后，便冒用了小桃的身份。當時狄仁杰等人逃出古堡，趕赴涼州之時遇到了這個假冒的小桃。之后狄仁杰便將小桃帶在身邊，讓她負責照顧路上所撿的重傷之人。
小桃的手下薇兒在古堡中遇到狄仁杰之時，便已猜出了狄仁杰的身份。薇兒將此事告知小桃，之后她們為了掌握案情的動向，所以臥底在了狄仁杰的身邊。這個涼州奇案最終被狄仁杰偵破，而黑衣天王小桃和其手下薇兒雙雙服毒自殺。