劇中男主角沈爻為了洗清多年前父親及十二宮的冤屈，他開始隱藏身份，潛入刑律司想去尋找當初的真相。他在暗中展開調查時，和女捕快萬筠靈兩人不打不相識，組成了一對歡喜冤家。其實萬筠靈是當朝要去和親的公主，這部劇中男女主雙重身份的設定很巧妙，他們從彼此猜疑嫌棄到暗生情愫，最后還不得不站在真實身份的立場面。
同時沈爻和刑律司最得力的總捕頭玉長風互相看不順眼，卻又不得不在案件中相互合作，在合作眾玉長風對沈爻沒有偏見，兩人逐漸成為了共克難關的好伙伴，但最終將不得不拔刀相向。玉長風一直暗戀著萬筠靈，沈爻對于他來說既是兄弟又是情敵，他們三人之間情感很美好，但是關系是十分復雜。
《天機十二宮》中不止有少年純戀的花前月下，還有刀光劍影的驚險江湖。劇情十分緊湊有烈火閻王案和狐妖案等單元支線，還有沈爻一心追查的賑銀案真相也在不斷浮出水面。面對不明勢力對刑律司百般阻撓，他們三人將面對一場什么樣的大陰謀？