武则天（刘嘉玲 饰）登基之前，修建了高达三百尺的通天浮屠。竣工之前，却先后发生命案：工部侍郎贾颐、大理寺卿薛勇（刘金山 饰）相继自焚而亡。监工沙陀（梁家辉 饰）称此二人因动通天柱之灵符而遭天谴。大理寺少卿裴东来（邓超 饰）、武后贴身侍卫上官静儿（李冰冰  饰）奉命调查，但国师陆离却指点此案需狄仁杰（刘德华 饰）查办。武后下旨，入狱八年的狄仁杰获释任钦差负责此案，却遭刺客袭击。所幸其早有防备，加之上官静儿陪护，得以脱身。狄仁杰排除了怀疑对象琅琊王李宵（姚鲁 饰），并拒绝了其对抗武后之约。狄仁杰发现，死者身中赤焰金龟之毒，遂带领裴东来、上官静儿夜访鬼市，希望从昔日太医汪驴口中获得真相，不想遭遇埋伏，疑似国师显身，杀手集结，令三人难以脱身。然而，一番缠斗之后，案情似乎有了水落石出的转机……

　　沧州民间富户徐万海偶得传国至宝“仙人承露盘”，欲进献给当朝皇帝，却不慎走漏风声被民间大盗“九尾狐”得知，徐万海为了宝物安全，希望平安镖局接受护宝任务。但因徐万海先前得罪过平安镖局，自知理亏，于是在新任知府的调解下，谷平安以其人之道还其人之身的方式答应了为徐万海护镖。然而狡猾的九尾狐不断变换身份与镖局及护宝的邓捕头等人过招，却始终没有露出真实面目，但再完美的计谋也会有破绽暴露，镇定从容的王兆兴经过观察和分析心中暗暗明白

　　马唐是一个普通的车夫，为了给身患绝症的女儿筹钱手术，他不得不听人指使，将一个年轻女警官的尸体带到塔兰河处理掉，这对一向中规中矩的马唐来说实在是一件棘手的事情。然而更糟糕的还在后面，一个受伤的名叫许幽的女警察搭上了马唐的车，要他带自己去桑洲城追捕杀人不眨眼的杀手"鬼刀"。
　　马唐一路和这个女警察周旋着，想方设法不让她注意到马车后面藏着的尸体。在一家客栈歇脚时，一张无意中瞥见的通缉令让马唐毛骨悚然：原来许幽才是那个杀人不眨眼的"鬼刀"！
　　在路旁休息时，马唐趁许幽不备想要袭击她，没想到许幽却有如脑后长眼，三下两下将马唐掀翻在地，马唐走投无路之下亮出了藏在马车后面的尸体，叫嚣着说自己也是杀人犯，警告许幽不要为所欲为。
　　许幽没有杀马唐，让马唐继续赶路。而当马唐收拾马车准备重新启程时，油布下的一只手忽然紧紧的攥住了他，马唐这才发现躺在马车后面的那个女警察原来根本没死。马唐深知两人不是许幽的对手，只得让女警察楚江亭一动不动的继续躺在车里。
　　马车继续前行。路上，马唐向许幽说了女儿患病以及自己被迫处理尸体的经过。许幽感慨自己也有一个慈爱的父亲，这回就是想让马唐送她再去看一眼父亲。相处中，马唐渐渐发现许幽冰冷的背后也有着一丝不愿显露出来的温暖，他开始慢慢同情起这个女凶手。
　　夜晚投店休息时，马唐夜里悄悄爬起来想要放走趟在马车后面的楚江亭，却被许幽发现。许幽执意要杀楚江亭灭口，马唐百般劝阻，许幽最终心软答应放过楚江亭。可没想到楚江亭却并不领情，她出人意料的用手铐一头铐住许幽，一头铐住马唐，自己则驾车直奔警局。
　　然而半路上却再度遭遇不测，一群冒充"鬼刀"的土匪拦住了马车想要抢劫，危急时刻三人联手击退了土匪。楚江亭自觉理亏，答应带许幽回桑洲城去看父亲最后一眼，然后再带他们去投案自首。
　　三人驾着马车终于抵达了桑洲城。楚江亭和马唐本以为将要见到一场父女挥泪离别的场景，没想到许幽却出人意料的举枪对准了父亲……