唐武则天时代，十几年对突厥的战争结束了，天下太平举朝欢贺。此时的狄仁杰，已因故被贬为彭泽县令。这一天，满朝文武齐集太极殿，准备迎接突厥议和使团的到来。武则天俯视群臣，为狄仁杰未能到场深感遗憾。武三思却认为，狄仁杰被贬彭泽是罪有应得，若不是武皇天恩，他早就粉身碎骨了。
突厥使团终于到来，为了表示诚意，还献上了一枚价值连城的多宝珠。武则天则将长乐亲王李永之女，翌阳郡主李青霞嫁给吉利可汗，以示永久和亲之意。 就在使团逗留期间，京城接连突发了几件举国震惊的大案。先是关押朝廷要犯的土窑突然失火，犯人刘金失踪。而刘金手中掌握着一份关系到国家安全的重要名单，这份名单一旦落到逆党手中，天下就要大乱。接着，是随使团和亲的郡主和随嫁的美女、侍从及护卫突然遇刺，议和使团趁乱出城后已不知去向。
神探狄仁杰之武朝迷案剧照
再就是甘南道六百里加急文书送到，言称前来议和的突厥使团刚一入境，就全部被杀死在戈壁之中，只有迎护使团的护卫队队长李元芳下落不明。 放下土窑和刘金暂且不说，一支庞大的匪徒队伍，竟然在朝野众目睽睽之下，假冒使团混进长安，而且到了朝上议事，这样的作为也太惊心动魄了。
匪徒的气焰如此嚣张，朝廷还有什么安全可恃。再说真使团，一个一百四十六人的组建，一百二十人的卫队，竟然全部被害于道，普通的匪帮和马贼能有这样的能力吗?突厥使团被杀，郡主遇刺身亡，一旦吉利可汗得知，刚刚熄灭的两国战火必将重燃。严峻的内忧外患令武则天忧思如焚，心身憔悴。她一面紧急布置边防战备，在全国范围内通缉刘金、李元芳，一面急调狄仁杰进京火速破案。
此时的狄公正在彭泽衙上审断一民间小案。没费几番周折，狄公便将杀人后伪造现场的罪犯绳之以法。接到朝廷紧急文书，狄公不敢怠慢旋即起程。深夜，赶路的狄公下榻在绛帐馆驿。虽然旅途劳顿，可狄公想着都城的大案，辗转徘徊难以入眠。他反复思忖文书提到的每一个情况，倍感案情的重大和形势的严峻。突然，屋里的灯莫名其妙地灭了。狄公警觉地推窗探视，可是屋里屋外一切如常，仿佛没有发生什么。然而，当他又将灯点亮时，令人吃惊的事情发生了—一个身穿皂袍的年轻人坐在桌前静静地望着他。
年轻人说话了。他调侃狄公说，早就闻听他断案如神，今天就是要来见识见识。狄公说名利对他来讲已然是身外之物，但对方深夜赶来，想必是有要事来谈，那他就不妨试一试。他从对方的衣着、风尘和此来的时间、背景做出推断，来者不是别人，恰是朝廷正在通缉的逃犯，使团护卫队长，甘南游击将军李元芳。此一席话说得对方瞠目结舌，因为他正是此人。 李元芳向狄公详细地讲述了使团被杀的经过。讲完故事，他交给狄公一方匪首用过的丝织手帕，手帕的一角绣着蝮蛇的标识。
听了他的故事，狄公隐隐感到这几个案件之间的某种联系，但一时还不十分清晰。当问到他怎么知道朝廷调自己破案时，李元芳说是十天，前有人留刀寄柬露给他的。狄公立刻意识到，危险就在眼前了。 果然，门外传来一阵糟杂之声，接着便有千牛卫登门宣旨，着狄公火速起程刻不容缓。狄公简单收拾了一下，只得上轿赶路。不料轿子还没出城，便遭了埋伏。匪徒们围定轿子，乱剑齐下，志在必得。但是，狄公没有死，而是李元芳裂轿飞出，大开了杀戒。顷刻之间众匪毙命，无一活口。 根据眼下发生的情况狄公料定，对手已在城中各处设下埋伏，不但要杀死他，这回李元芳恐怕也是在劫难逃。而且他们一旦得手，一个耸人听闻的故事就会产生。
那就是李元芳率歹徒矫诏杀死办案大臣狄仁杰，后因内哄或遇仇家袭击身亡。于是，突厥使团被杀案设案的第一号通缉犯与办案大臣同归于尽，再没有人证、物证可资调查，此案即成悬案，就是旁人想查，也无从下手了。两人正说着，隐隐听到有脚步嘈杂之声自远而近，想跑已经来不及。来的一群人是匪徒援兵，但他们看到的只是同伙的尸体，别的什么也没发现。狄公和李元芳靠混在尸体中诈死，躲过了这危险的一劫。出于安全的考虑和案情的凶险复杂，狄公决定就此遁迹官道，微服进京。
