已經(jīng)入獄半載的狄仁杰突然被武則天召往宮中，西都發(fā)生陰兵殺人案，被害者的尸首皆呈沙化現(xiàn)象，就連派去的朝廷命官都被陰兵所害，一時(shí)間人心惶惶就連神都都受到了震動(dòng)，狄仁杰臨危受命，被武則天命令十日之內(nèi)要將此案破獲。
狄仁杰帶領(lǐng)著助手盧燕和阿蘇前往事發(fā)地，還未進(jìn)入西都便遭遇武功怪異的匪徒截殺，幸虧少俠元芳路見(jiàn)不平出手相救，狄仁杰一行得以保全。待狄仁杰想要感謝時(shí)，元芳告辭有事匆忙離去。狄仁杰一進(jìn)入西都便發(fā)現(xiàn)整個(gè)城中處于恐懼冷清的氛圍，百姓緊閉門(mén)戶，皆怕陰兵報(bào)復(fù)。狄仁杰趕往縣衙，查詢卷宗，細(xì)問(wèn)西都縣衙捕頭章曠發(fā)、捕快周蹤才知西都靈山經(jīng)常在深夜中有陰兵運(yùn)送財(cái)寶，一些貪財(cái)人去撿陰兵掉落的金豆子丟失了性命。上任西都黃縣令帶領(lǐng)他們探查時(shí)，黃縣令則遇害被沙化在了陰兵路上，除了章曠發(fā)與周蹤親眼看見(jiàn)此事，幸存者還有已經(jīng)失心瘋的牛書(shū)吏。狄仁杰尋訪牛書(shū)吏家，卻遇到了牛書(shū)吏在瘋后暴斃，尸體并未沙化，盧燕檢查后尸體上只有一個(gè)黑點(diǎn)傷口。此時(shí)，陰兵路上又出現(xiàn)了被沙化的受害者，狄仁杰在命案現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)了金豆子和異夢(mèng)齋的手絹，章曠發(fā)帶著手絹前往異夢(mèng)齋調(diào)查線索。
先前解救狄仁杰的元芳一直在追尋失蹤已久的兄長(zhǎng)，他一直查詢到了異夢(mèng)齋的花魁月奴身上，可是調(diào)查未果，元芳準(zhǔn)備離開(kāi)時(shí)卻感覺(jué)到眩暈昏聵，恰巧碰到前來(lái)查案的章曠發(fā)，兩人誤會(huì)交手，元芳受傷，章曠發(fā)手指被元芳折斷。等元芳醒來(lái)時(shí)，已經(jīng)身處西都縣衙，身中章曠發(fā)的寒陰指，狄仁杰發(fā)覺(jué)元芳所受之傷與先前的牛書(shū)吏十分相似。將嫌疑人一下鎖定到了章曠發(fā)身上，就在準(zhǔn)備追捕章曠發(fā)時(shí)，卻親眼看到章曠發(fā)給陰兵帶到了陰兵路上“沙化”。狄仁杰追尋陰兵，陰兵卻憑空消失，眼前只是一座阻斷去路的大山。兩條線索的同時(shí)斷裂，讓狄仁杰不得不相信陰兵的真實(shí)存在，讓他陷入的崩潰的邊緣。
阿蘇無(wú)意中的提醒讓狄仁杰注意到，章曠發(fā)沙化的尸體，手指骨完好，并沒(méi)有受傷的痕跡，所以章曠發(fā)是假死，而斷了的陰兵路也一定是虛假。狄仁杰再次和元芳回到斷頭的陰兵路時(shí)，將山體一處外壁打碎，發(fā)現(xiàn)山中確有一處通行的山洞，發(fā)現(xiàn)山洞中出現(xiàn)的圖騰與劫持他們的劫匪所露出的圖騰相同，而這個(gè)圖騰便是曾經(jīng)的西域國(guó)家葉蘭的圖騰標(biāo)識(shí)，在山洞的另一頭便是燈火通明的異夢(mèng)齋，這個(gè)月奴身后一定有重大的陰謀。狄仁杰和元芳分成兩路去挖掘，狄仁杰邀著月奴起舞，發(fā)現(xiàn)月奴身上紋有葉蘭圖騰。元芳則悄悄潛入了月奴房間中，果不其然，發(fā)現(xiàn)了月奴的床下有通往地宮的暗門(mén)，進(jìn)入地宮才發(fā)現(xiàn)其中皆是財(cái)寶和被能控制心神的毒藥阿蘇納控制的“陰兵”，自己一直以來(lái)找尋的哥哥原來(lái)也被煉制成了陰兵。就在元芳準(zhǔn)備離去時(shí)卻中了月奴的毒，被迷倒在了地宮之中。
狄仁杰帶領(lǐng)著眾多官兵包圍了異夢(mèng)齋，緝拿真兇。在地宮中看到了已經(jīng)換上皇袍的章曠發(fā)和月奴。原來(lái)二人是西域小國(guó)葉蘭國(guó)的公主和王子，葉蘭國(guó)在戰(zhàn)火中被滅國(guó)，兩人幸存長(zhǎng)大在西都地界發(fā)現(xiàn)了傳說(shuō)中的魯王寶藏，兩人用阿蘇納毒藥煉化陰兵，運(yùn)送財(cái)寶招兵買(mǎi)馬，以期復(fù)國(guó)。所有發(fā)現(xiàn)此事的旁人，皆中了他們所下的“嗜血毒砂”快速沙化。狄仁杰揭露了章曠發(fā)和月奴的陰謀，指出捕快周蹤也是幫兇，一路掩護(hù)著這兄妹兩人的行動(dòng)。所有事情暴露后，雙方大戰(zhàn)，阿蘇將落入月奴手中的元芳救了出來(lái)，元芳忍痛殺死了陰兵兵王，自己找尋已久的哥哥。所有陰兵無(wú)人指揮，皆停止了行動(dòng)，月奴和周蹤自殺，章曠發(fā)也自作孽中了毒砂變成了一抔沙土。
狄仁杰順利破案，解決了這次危機(jī)，西都也逐漸恢復(fù)了常態(tài)，可是另一起奇怪的案件卻發(fā)生在了皇宮之中……