狄仁杰之通天帝国2前调查员方毅任（张孝全饰）与记者出身的公关经理徐海茵（许玮甯饰）带着女儿江晓孟（李赛凤饰）开始了新的生活。然而，方毅任却卷入了一系列死亡事件，成为头号嫌疑人。这些事件与他 15 年前接手的一起谋杀案有关。检察官张耿浩（藤冈靛饰）怀疑方毅任和他的导师林景瑞有所隐瞒。方毅任与探长赵承宽（王识贤饰）和法医薛欣宁（苏慧伦饰）合作，揭开真相，证明自己的清白，否则他将面临再次与江晓孟关系破裂的风险。