大唐长安产生一同凶杀案，大食国使节萨罗，在青楼遇害，现场一片狼藉。　　狄仁杰、洪云奉旨追查，却不料遭到真凶一伙人的匿伏，老友洪云也惨死一个叫天煞的铁勒人之手，而作为贡品，幻涅魔蛾的虫后蛹也被天煞攫取。因办案不利，狄仁杰被武则天除名查处。　　一晃数年，刚刚称帝的武则天一夜之间，身中癫狂奇毒，置疑有人下毒，所以命金吾卫统领元丰，召狄仁杰回京，秘查此案。　　而此刻的狄仁杰，现已成为一个农夫，每日和怀孕娇妻为伴，不曾想元丰的到来，会打破生活的平静。　　面临元丰的恳求，看穿宦海沉浮的狄仁杰，断然拒绝，而妻子却开解丈夫，为了社稷安宁，全国百姓，狄仁杰再三犹疑，仍是离别妻子，和元丰秘密回京。　　在武则天的寝室，从前的一代女皇，形如枯槁，生命如风中残烛，让狄仁杰较为慨叹之际，元丰忽然中毒，大发癫狂，进犯狄仁杰。　　在制服元丰后，狄仁杰在现场，捉住一只可疑的飞蛾，所以和元丰，带回新居的实验室，药液检测之下，居然发现，此飞蛾是产自大食国的幻涅魔蛾，也是当年，被天煞等铁勒人抢走的大食国贡品，其蛾粉，剧毒无比，能令人致幻癫狂而死，但由于不是完整体的幻涅魔蛾，所以毒性不强，只能铢积寸累，才干杀死目标。　　就在二人商议下一步行动之际，天煞带着手下狙击，意欲杀人灭口，但惋惜面临狄仁杰、元丰，仍是难堪而逃。　　为了给武则天解毒，狄仁杰带着元丰，通过乱葬岗的地道，来到了九幽城寻觅通晓虫道的洪云妹妹---飞羽。　　通晓虫道的飞羽帮二人，以幻涅虫王调制了魔蛾的解毒药剂。与此同时，天煞带人狙击，三人杀死天煞，逃出世天，并成功将药剂，带回皇宫，给武则天服下。　　但是，这一切其实是武则天的苦肉计。　　原来，她和铁勒领袖诺依德合谋，命元丰诱惑狄仁杰寻觅飞羽，从而黄雀在后，得到天底下仅有的幻涅虫王，用来制造真实的完整体幻涅魔蛾，以毒杀李氏宗亲，巩固皇位。　　狄仁杰、飞羽以谋反罪，锒铛入狱。　　元丰在得知真相后，弃暗投明，放出了狄仁杰、飞羽。　　三人根据元丰脚底的碳粉，在洛阳的抛弃铁匠铺，找到了铁勒部的老巢，却迟了一步，诺依德等人现已潜入武则天寿诞。　　从匿伏的天煞口中得知，诺依德并不打算听命武则天，而是计划背叛她，杀死所有大唐皇族重臣，从而里应外合，入主中原。　　解决掉天煞后，狄仁杰等人伪装成天竺国使节，潜入寿诞，齐心合力，成功阻止了幻涅魔蛾的扩散，挫败了诺依德的诡计。　　而经过此刻，武则天也意识到亲情比龙椅更重要，所以放弃了对付李氏的想法，犹疑之下，仍是放走了忠君爱国的狄仁杰。　　所以乎，狄仁杰、飞羽离别元丰，踏上了回家的路。