传闻洛阳行宫落成当夜，神龙突然现身并喷吐天火，整座行宫顷刻被焚毁，参与建造的木匠也有人丧命、有人失踪。狄仁杰因此被破格擢升为大理寺少卿，负责查办这起震动朝野的“行宫纵火案”。
查案过程中，狄仁杰屡遭神秘势力阻挠，甚至险些遇刺。好在他从刺杀事件中发现了关键线索，在隐士李先生的指点下锁定宫少爷，并以此为突破口逐步揭开案件真相。在红颜知己柳月如的协助下，狄仁杰成功捣毁了宫少爷藏于地宫中的机关制造基地。然而，宫少爷不过是被人操控的一枚棋子，真正掌控全局的幕后之人始终隐藏在暗处。
此时，神秘人正驾驭利用鲁班术打造的雷火玄龙，企图将行宫中的高宗、武后以及文武百官一举消灭，借此颠覆朝廷。危急关头，狄仁杰及时赶到，找出雷火玄龙的弱点并揪出幕后黑手。令他意外的是，这个神秘人竟是隐太子的后代，而他正是曾经帮助过自己的李先生。
