电影讲述了武周年间，帝京长安接连发生了几起离奇死亡案件。因为死因不明，忠烈祠飞天壁画杀人的谣言愈演愈烈。百姓纷纷认为是天降不祥，人心惶惶。在地方屡破奇案的狄仁杰和神武军都尉谢瑶环奉命一起调查此案，最终不仅破除了谣言，抓住了真凶，还化解了一段二十余年的恩怨。
罗立群 杜奕衡 张成凯 刘芯予 侍宣如 顾旭希 胡竞予 陈心怡 王安妮 梁家智 查雨馨
何泓姗 李菲 何泊远 卢星宇 赖雨濛 贺刚 应灏铭 王岗 姜瑞霖 杜奕衡 温海波 沈保平 刘金 吴春怡 谭琍敏 魏璐 杨清文 张玉轩 张海峰 孙蛟龙 钱思怡 赵樱子 何适 罗予甜 岳冬峰 毛凡 李发光 傲蕾 陆妍淇 陈创 肖茵 陈冠英 舒贵林 管栎
罗立群 杜奕衡 杜乐 沈芳熙 扬笑 顾问
黄劲棠 舒杨 梁小龙
郭子瑜 舒杨 赖晓生 邵老五 岳冬峰 郭晓郭
贺彬 谢卓妮 舒杨
王巍 龚玥菲 舒杨
赵文卓 李呈媛 李欣汝 刘名洋 周航 刘德凯
史元庭＆赵文卓
张曼玉 王祖贤 赵文卓 吴兴国 马精武 田丰
张子璇 聂子轩 张云蕾
王梓宁 文东俊 张子璇 王岗 郑初晨
黄兴饶 张子璇
关芯 李哲豪 张子璇 朱轩熠 张博楠
吴京 谢霆锋 于适 陈丽君 孙艺洲 此沙 李云霄 梁家辉 张晋 惠英红 张译 李连杰 刘耀文 熊瑾怡 莒谦朗 白那日苏 梁壁荧 文俊辉 董思成 林秋楠 景瓷 张艺泷 李嘉辉 寇占文 代乐乐 释彦能 徐向东 淳于珊珊 孟鹤堂 于荣光
王一博 胡军 周冬雨 于适 卜钰 翟宇佳 王子宸 芦鑫 曲哲明 田壮壮 郑晓宁 赵子琪 王庆祥 洪烈 金靖 成泰燊 姚橹 姜宏波 孙启恒 潘斌龙
于洋 郑德
谢苗 林科灯 杨恩又 黎唯 岩永丞威 萨哈贾克·波斯安吉特 玛娜莎楠·潘叻翁固 郭峻卿 威奈·旺扬功 雅彦·鲁伊安 杰佳·亚宁
谢苗 林科灯 杨恩又 黎唯 岩永丞威
斯科特·阿金斯 杰克·帕尔 爱丽丝·伊芙 曼德琳娜·贝拉柳·伦 阿尔芭·德·托雷布鲁纳 雷纳斯·拉特科夫斯基 露西·科克 Peter Caulfield 汤姆·利 Nik Goldman Ada Michaels-Mason 索菲安·弗朗西斯 比利·克莱门茨 Myley Nicholl
苏利耶·西瓦库马 Prakash Raj
卡尔·厄本 阿德莱恩·鲁道夫 杰西卡·麦克娜美 约什·劳森 林路迪 麦卡德·布鲁克斯 塔蒂·加布里埃 刘易斯·陈 达蒙·海瑞曼 黄经汉 浅野忠信 乔·塔斯利姆 真田广之 马丁·福特 安娜·图·阮 朱利安·威克斯 戴斯蒙·詹 黄又亮 艾萨克·普瑞斯特 CJ·布隆菲尔德
杰里米·林赛·泰勒 内森·菲利普斯
谢苗 林晓杰 崔志佳 黄米依 伍允龙 马千壹 张磊 冯瑶 唐鉴军 田娃 吴莫愁
程琢 孙文雪 刘泽宇 任宇 刘宇
李菁 申荣均 沈依 赵雄 郑雷 金琪珠 井淼 樊梅生 郝履仁 黄宗迅 金胜镐 蓝伟烈 李影 李丽丽
演员：吴京 谢霆锋 于适 陈丽君 孙艺洲 此沙 李云霄 梁家辉 张晋 惠英红 张译 李连杰 刘耀文 熊瑾怡 莒谦朗 白那日苏 梁壁荧 文俊辉 董思成 林秋楠 景瓷 张艺泷 李嘉辉 寇占文 代乐乐 释彦能 徐向东 淳于珊珊 孟鹤堂 于荣光
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演员：王一博 胡军 周冬雨 于适 卜钰 翟宇佳 王子宸 芦鑫 曲哲明 田壮壮 郑晓宁 赵子琪 王庆祥 洪烈 金靖 成泰燊 姚橹 姜宏波 孙启恒 潘斌龙
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演员：于洋 郑德
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