在武周年间，洛阳城内发生了一起骇人听闻的案件：当红舞妓含冤被斩，化为厉鬼，开始连环索命，令整个城池人心惶惶。这一事件引起了朝廷的高度重视，流放在外的第一神探狄仁杰被武后特赦，并被委任为钦差调查此案。然而，在他返城的途中，却遭人刺杀，意外坠崖，失去了记忆。与此同时，落魄商贾吕昭元在洛阳寻妻，却因城门紧闭无法入城。在偶然的机会下，他救下了失忆的狄仁杰，并因缘故意错位的身份而被迫冒充这位传奇侦探。吕昭元在国相的监视下，不得不勉强参与调查，虽然他对破案毫无经验，但凭借着独特的直觉和机智，逐渐开始接触案件的真相。
而真狄公在机缘巧合下也回到了洛阳，经过一番努力，凭借他卓越的查案本能和惊人的洞察力，迅速掌握了尸身奇香这一关键证据。两位狄公虽然身处不同的境地，但通过默契配合，利用各自的优势不断逼近真相，逐步揭开了“女鬼索命”的幕后黑手。最终，真相大白，冤屈得以昭雪，洛阳也重新恢复了往日的平静。
