大唐高宗时期，朝廷大权全部掌握在皇后武则天手中，在一次攻打敌国的海战中，本来一切都很顺利，可惜中途却出现了神秘海怪把军队战舰损坏了，致使军队损失惨重。军队几乎全军覆灭的消息传回了京都洛阳，这些消息被天下百姓传成事龙王显灵了，是上天的旨意，因此迷信的百姓们把它当做龙王来祭拜，闹得朝廷对百姓都控制不住了。
正当这时，年轻的
狄仁杰被举荐前往大理寺任职，只是不巧的是撞上了京都王牌花魁睿姬一案中，原来她被海怪袭击了，百姓们关系的龙王一案又浮出了水面，这件事对社会影响很大，令为了调查此事，也为了弄清此事与军队出现的海怪是否有联系，武则天令大理寺卿
尉迟真金彻查此事，务必让真相水落石出，否则提头来见。
狄仁杰不海怪交手了，只是他看出次海怪并非是要伤害睿姬的，这个时候尉迟真金也带人加入了，多次交手之下，还是让那个海怪跳入水中逃脱了。尉迟真金看着狄仁杰对他成见很大，因为他是案发现场的唯一参与者，此事一定与脱不开关系。对于狄仁杰的解释听不进去直接把他关进了大牢。
在狱中的狄仁杰通过自己敏锐的思维和缜密的观察能力，分析出了工作人员的心里，得到了回纥医工
沙陀忠的信任，并帮助狄仁杰逃出了大牢，调查此事。
狄仁杰和沙陀忠一起来找
银睿姬这里，想从她这里了解具体的情况，从她的言语和表情中，狄仁杰怀疑她一定没有把全部的事情说出来。这个时候那个海怪又出来了，打斗中银睿姬看出他是自己昔日的恋人元稹，就掩护他再次逃跑了。最后在尉迟真金、狄仁杰等众人的询问下，银睿姬才说了他的身份，只是就是不知道他怎么变成这个样子了。
经过几次合作和较量，尉迟真金也信任了狄仁杰，而且这个时候狄仁杰已经被武则天钦点为钦差大臣，并令尉迟真金协助狄仁杰彻查此事。
为了研究出元稹为何成了海怪的模样，就找沙陀忠的师傅前太医王溥寻找答案，最后得出是中了毒，才是这等模样的。在调查的过程中，城中皇族十之八九已身中蛊毒，面临毁家灭族的危险，为了拯救这些人，狄仁杰说服了武则天，让其相信这是一场计划依旧且是一个灭亡大唐的毒计。
最后，狄仁杰和尉迟真金前往军队出事的海域，大家经过殊死搏斗终于齐心协力把大海怪给打死了，并顺藤摸瓜找到了幕后主使藏匿的小岛，他们协力大毒花一把火给烧了，幕后主使霍义也得到了他应有的下场···
