武則天登基前夜，“無頭神將”怪物突襲皇陵，屠殺守軍與工匠。武后急召民間神探狄仁杰徹查此案。狄仁杰深入皇陵暗道，屢遭機關陷阱與蒙面殺手伏擊，最終識破“無頭神將”實為利用巨型機械術打造的武裝傀儡。幕后黑手乃勾結外敵的朝中權臣，妄圖借怪物威懾動搖武后根基。祭天大典上，“無頭神將”再度現身引發騷亂，狄仁杰以特制鐵鏈鎖扣破解機關要害，在混戰中斬斷操控繩索，傀儡轟然坍塌。權臣逆謀被當眾揭發，武后得以轉危為安，狄仁杰則將幕后主使緝拿歸案。