《狄仁傑之通天帝國》是2010年由華誼兄弟出品、陳國富監制、徐克執導的古裝懸疑動作片。陳國富原創故事，張家魯編劇，洪金寶擔任動作指導，劉德華、劉嘉玲、李冰冰、鄧超和梁家輝主演。代表中國大陸入圍第67屆威尼斯國際電影節主競賽單元，2010年9月5日在威尼斯全球首映，中國大陸于2010年9月29日公映。
神像
本片無論是口碑還是票房都獲得了很大的成功，獲得第30屆香港電影金像獎13項提名，最終赢得六座獎項，包括為徐克獲得了第二座香港電影金像獎最佳導演，以及為劉嘉玲首次奪得香港電影金像獎最佳女主角。
本片後來有兩部前傳，分别是《狄仁傑之神都龍王》（2013年）和《狄仁傑之四大天王》（2018年），都由徐克執導、趙又廷主演。
大唐載初元年，公元689年，在高宗皇帝駕崩數年後，經過七年苦心經營與垂簾聽政的武後（劉嘉玲飾），準備正式登基，即将成為中國曆史上第一位女皇帝。李唐宗室與朝中元老重臣，難以容忍女子篡奪天子之位，也正暗中集結并意圖颠覆。東都洛陽表面上平靜合諧，實際宮中暗潮洶湧、情勢一觸即發。
為了展示自己的至尊威嚴和帝國的繁榮，由她下令建造的高達六十六丈，象征至高皇權的“通天浮屠”大佛漸近完工，武則天的登基大典也已就緒。“浮屠落成之日，女皇登基之時”為當時人所共知。然而此時神秘而恐怖的命案在浮屠内發生：工部侍郎賈頤陪同大秦國（東羅馬帝國）使節阿巴斯将軍等人一起進入“通天浮屠”内部參觀時，在大佛的左眼處自燃身亡、遺體被驗出濃度極高的黃磷；大理寺卿薛勇受命調查賈頤死亡的案件後，亦在進宮途中于練兵場自燃而死。由于兩位受害者都是武後親手提拔的親信，于是她懷疑這是反對勢力一手制造的，案件讓她寝食難安，隻得加強了宮内的保衛力量。
劉德華
一天夜晚，多年來與武後關系密切的國師陸離幻化為神鹿前來相告：“如今妖人逆行犯案，皆因太白星離宮八年，身陷囹圄，尚未歸位。”武後想到了當年第一個反對她垂簾聽政，因而被以逆反罪打入囹圄八年之久的狄仁傑（劉德華飾）。于是立即派自幼入宮與她親若母女的貼身女官上官靜兒（李冰冰飾），前去将在焚字庫裡服刑的狄仁傑召回。
狄仁傑和另外一名已經失明的老人終日在焚字庫裡面對熊熊大火，焚燒着過期的奏折。為了保全自己，他不得不裝成瞎子。通過閱讀數年的奏折，他了解到八年來基本朝政清明，國富民安的現狀，知道武後具備傑出的治國才能。在上官靜兒到來之前，突然有殺手襲擊狄仁傑。憑着狄不凡的身手，刺客們非死即逃。随後上官靜兒領官軍抵達時，刺客驟然自刎、以滅刺殺狄的證據。
武則天和狄仁傑見面後，特命他為欽差，協同大理寺徹查焚屍案，死者薛勇的副官，大理寺少卿裴東來（鄧超飾）成了他的助手。裴是個天生的白化病患者，作為一名年輕的破案高手，他做事果斷亦過于性急。而喜歡中性打扮辦事幹練的上官靜兒則被武後下令随侍狄仁傑，實為監視其行動。是以老道的狄仁傑，年輕的裴東來以及有着特殊身份的上官靜兒這三人組成了一個有些詭異味道的辦案團隊。
李冰冰
狄和上官兩人在晚上又遭遇了刺客們的襲擊，兩人合作再次化險為夷。并在外面見到了琅琊王李宵，李拉攏狄被拒絕，但卻告之狄自燃案是武後主謀的。雖然刺客們逃走了，但是狄卻得到了一些破案的關鍵證據——幾支箭和被箭射中而受傷的小鳥。受傷的小鳥在陽光下自燃，讓狄對死亡原因的懷疑得到了印證。狄通過實驗，證明了自燃命案發生的兩大關鍵因素－身中毒液并受到陽光照射，将如黃磷受到曝曬般自燃。
于是三人找到了狄的舊友，現任“通天浮屠”總監工的沙陀（梁家輝飾）。沙陀原來是狄在大理寺的屬下，因為牽涉到狄當年的謀反案而獲罪，最終受刑失去了一隻手。後來發誓效忠武後才出獄，一直負責工程建造的職務。沙陀告訴他們可以導緻體内自燃的毒物名稱——赤焰金龜，一種來自西域以黃磷為食，生活在水中且害怕見光的至毒甲蟲。并建議狄去鬼市——幾百年前由于洛陽地陷而形成，現今奇人異物雜居的地下之所在——找神醫汪驢。
狄某三人于是到了神秘的鬼市找到汪驢。然而剛剛見面，汪驢便被人襲擊了。三人為了保護汪驢，聯手與國師打扮的襲擊者較量。由于其同夥配合，襲擊者得以逃脫。裴東來緊追不舍，至無極觀附近才罷，狄仁傑則緊護着汪驢而歸。原來汪驢原名王博，曾經是宮中的太醫。為了給先皇治病，他找來了來自西域的赤焰金龜，後來知其有毒性并在陽光照射下能使人自燃，遂棄之于無極觀裡并希望将其滅絕。狄欲前往無極觀，但被靜兒所阻。
鄧超
狄認為要破案還必須搞清賈頤的死因，他懷疑賈的死很有可能與其在工作上的某些發現有關，于是吩咐裴東來去賈府尋找情報。裴在賈府找到了一張重要圖紙，内中包含着案情的關鍵資訊。狄碰到琅琊王李宵，從他手裡接過了當年先皇禦賜的兵器——亢龍锏，并被告知先皇是武後毒死的。李宵回府之後，被淬毒冷箭暗殺。
上官靜兒告知武後狄已查到國師身上，聽聞之後武後勃然大怒。而狄也想當面質問武後是否害死了先皇。二人見面之後武後一方面為自己辯解，一方面想用兵拿住狄以阻止其對國師的追查。由于裴東來的到來和靜兒的有意疏忽，狄得以脫身。
狄仁傑獨自闖入無極觀，幾番較量之後，揭開了國師的真面目——上官靜兒，她奉武後之命假扮國師，意在為武後即位和鏟除異己提供友善。狄告訴靜兒，未來武稱帝後定會把她也除掉。靜兒傷心之下與中了迷魂香的狄展開較量，交戰過程中狄為靜兒擋劍受傷，她出于感激幫他出去。疲憊的靜兒在護送狄仁傑的途中了敵人的埋伏，身受重傷。雖暫時躲過追殺，最終仍死在武後的懷中。臨終之前靜兒對狄說，制造自燃案者是為嫁禍武後，為狄進一步的破案起到啟示和轉折作用。
狄仁傑找到裴東來之所在，不料裴已被敵人擒拿。狄開門時觸動機關，裴亦自燃慘死，臨終前留下重要線索——馬缰扣。狄據此從裴的坐騎身上找到了重要情報，由此揭開了真相。
武後登基大典之日，狄來到通天浮屠内，指證監工沙陀便是兇手，案情終于大白：為了反對武氏篡奪大唐基業，琅琊王李宵找到由于失去一隻手而懷恨武後的沙陀，通過對通心柱的改造，計劃在登基大典之日利用大佛倒塌來壓垮登基大典所在的明堂，同時依靠手中的軍隊攻城以奪權；但李宵堅持拉攏狄仁傑的态度，跟沙陀一直堅持除掉狄的建議相違背，最終被其所殺，兵符也落入沙陀手中。
沙要狄加入反武勢力，狄仁傑拒絕并勸沙立即收手，但沙陀決心已定。于是狄與沙的手下展開生死決鬥。狄最終巧妙地改變了通心柱内熔漿流入的方位，但手和臉上亦沾了毒液。沙不甘心計劃就此失敗，遂攜毒液向皇宮方向奔去，狄随後緊追。此時通心柱開始斷裂，狄與沙在馬上相鬥，同時亦注意避免陽光的照射。最終沙落敗，因身沾毒液毒蟲而自燃身亡。
登基大典完畢，浮屠最終向左偏方向倒塌，狄在關鍵時刻救下武後。事後武則天調兵鎮壓城外叛軍，并接受狄仁傑提出的施行仁政、未來還政李氏之議。狄仁傑亦承認武氏為新皇帝。
案平之後，狄仁傑因身中金龜毒，不得不避居鬼市。王博欲幫狄找解藥，狄仁傑則感慨到：“天意昭迥，我自獨行；天地雖不容我，心安即是歸處。”