大唐長安發生一起兇殺案，大食國使節薩羅，在青樓遇害，現場一片狼藉。　　狄仁傑、洪雲奉旨追查，卻不料遭到真兇一夥人的埋伏，好友洪雲也慘死一個叫天煞的鐵勒人之手，而作爲貢品，幻涅魔蛾的蟲後蛹也被天煞奪取。因辦案不利，狄仁傑被武則天革職查辦。　　一晃數年，剛剛稱帝的武則天一夜之間，身中癲狂奇毒，懷疑有人下毒，於是命金吾衛統領元豐，召狄仁傑回京，祕查此案。　　而此時的狄仁傑，已經成爲一個農夫，每日和懷孕嬌妻爲伴，不曾想元豐的到來，會打破生活的平靜。　　面對元豐的懇求，看破宦海沉浮的狄仁傑，斷然拒絕，而妻子卻開解丈夫，爲了社稷安寧，天下百姓，狄仁傑再三猶豫，還是告別妻子，和元豐祕密回京。　　在武則天的寢室，曾經的一代女皇，形如枯槁，生命如風中殘燭，讓狄仁傑頗爲感慨之際，元豐突然中毒，大發癲狂，攻擊狄仁傑。　　在制服元豐後，狄仁傑在現場，捉住一隻可疑的飛蛾，於是和元豐，帶回故居的實驗室，藥液檢測之下，竟然發現，此飛蛾是產自大食國的幻涅魔蛾，也是當年，被天煞等鐵勒人搶走的大食國貢品，其蛾粉，劇毒無比，能令人致幻癲狂而死，但因爲不是完全體的幻涅魔蛾，所以毒性不強，只能日積月累，才能殺死目標。　　就在二人商量下一步行動之際，天煞帶着手下偷襲，意欲殺人滅口，但可惜面對狄仁傑、元豐，還是狼狽而逃。　　爲了給武則天解毒，狄仁傑帶着元豐，通過亂葬崗的地道，來到了九幽城尋找精通蟲道的洪雲妹妹---飛羽。　　精通蟲道的飛羽幫二人，以幻涅蟲王調製了魔蛾的解毒藥劑。與此同時，天煞帶人偷襲，三人殺死天煞，逃出生天，併成功將藥劑，帶回皇宮，給武則天服下。　　然而，這一切其實是武則天的苦肉計。　　原來，她和鐵勒首領諾依德合謀，命元豐引誘狄仁傑尋找飛羽，從而黃雀在後，得到天底下唯一的幻涅蟲王，用來製造真正的完全體幻涅魔蛾，以毒殺李氏宗親，鞏固皇位。　　狄仁傑、飛羽以謀反罪，鋃鐺入獄。　　元豐在得知真相後，棄暗投明，放出了狄仁傑、飛羽。　　三人根據元豐腳底的碳粉，在洛陽的廢棄鐵匠鋪，找到了鐵勒部的老巢，卻遲了一步，諾依德等人已經潛入武則天壽誕。　　從埋伏的天煞口中得知，諾依德並不打算聽命武則天，而是計劃背叛她，殺死所有大唐皇族重臣，從而裏應外合，入主中原。　　解決掉天煞後，狄仁傑等人僞裝成天竺國使節，潛入壽誕，齊心合力，成功阻止了幻涅魔蛾的擴散，挫敗了諾依德的陰謀。　　而經過此時，武則天也意識到親情比龍椅更重要，於是放棄了對付李氏的想法，猶豫之下，還是放走了忠君愛國的狄仁傑。　　於是乎，狄仁傑、飛羽告別元豐，踏上了回家的路。