唐朝长安发生了一起谋杀案。大粮食王国的使者萨罗在妓院被杀，现场一片狼藉。狄仁杰和洪云奉命追捕，但没想到，他们遭到了一群真正的杀手的伏击。他们的朋友红云也不幸死于一个名叫天煞的铁勒人之手，作为贡品，Fannirvana魔鬼蛾的昆虫皇后蛹也被天煞捕获。由于案件处理不力，狄仁杰被武则天撤职并接受调查。几年来，刚当上皇帝的武则天突然被奇怪的毒药弄得精神错乱，怀疑有人毒死了她。因此，她命令金武卫的指挥官袁丰将狄仁杰召回北京，秘密调查此案。此时，狄仁杰已经成为一名农民，每天都有怀孕的妻子陪伴。他从未想过元丰的到来会打破生活的平静。面对元丰的恳求，看透官海沉浮的狄仁杰断然拒绝，而他的妻子则释放了她的丈夫。为了社会和平和世界人民，狄仁杰一再犹豫，与妻子道别，并与元丰秘密返回北京。在武则天的卧室里，这位曾经的皇后形容枯瘦，就像风中的蜡烛，她的生活就像风中蜡烛。正当狄仁杰深受感动时，元丰突然中毒，疯狂发作，向狄仁杰发起进攻。降服元丰后，狄仁杰就在现场，抓到了一只可疑的飞蛾。于是，他和元丰把它带回了他们故居的实验室。经过对药液的测试，他们发现这只蛾子是大食国出产的神奇涅盘蛾子，也是被天煞等铁勒人偷走的大食国贡品。它的蛾粉毒性极强，可能导致人们死于幻觉和疯狂。然而，由于它不是所有神奇的涅盘蛾种群，它的毒性并不强，只能随着时间的推移积累，杀死目标。就在两人讨论下一步行动时，天煞和他的部下偷袭，打算杀人灭口，但不幸的是，面对狄仁杰和元凤，他们惊慌失措地逃走了。为了给武则天解毒，狄仁杰带着元凤穿过乱葬岗的地道，来到九游城，找到了精通虫道的鸿运妹妹飞羽。飞羽派精通虫道的两名成员，用魔法涅盘虫王为魔蛾配制了解药。与此同时，天煞领导偷袭，三人杀死了天煞，逃离了盛天，并成功将药剂带回皇宫供武则天服用。然而，这一切实际上都是武则天的肉计。原来，她和铁勒首领诺伊德密谋，命令元丰引诱狄仁杰寻找飞鱼，让黄雀在后方，获得了世界上唯一的房利美蠕虫王，用来制造一个真正的丰满房利美魔鬼蛾，毒害李氏家族，巩固王位。狄仁杰和飞宇因叛国罪入狱。在得知真相后，元丰背对黑暗，释放了狄仁杰和飞宇。根据元丰脚底的碳粉，三人在洛阳废弃的铁匠铺找到了铁乐部的老窝，但晚了一步。诺伊德和其他人偷偷溜进了武则天的生日。从天煞的伏击中得知，诺伊德并不打算服从武则天，而是计划背叛她，杀死所有唐朝皇室的重臣，从而内外联合，统治中原。在解决了天煞之后，狄仁杰等人伪装成印度王国的使者，潜入生日派对，共同努力，成功阻止了房利美的蔓延，挫败了诺伊德的阴谋。在这段时间之后，武则天也意识到亲情比龙椅更重要，所以她放弃了与李氏家族打交道的想法。犹豫之后，她释放了狄仁杰，一位忠诚爱国的君主。于是，狄仁杰和飞宇告别了元丰，踏上了回家的路。