在唐武德九年，李长歌（迪丽热巴 饰），原太子之女，在内廷政变中幸存并逃脱。逃亡过程中，她遇到了化名秦准的草原部落特勤阿诗勒隼（吴磊 饰），两人最初对立，随后逐渐建立了互相的尊重。在幽州，长歌揭露了一个阴谋，但身份暴露，被迫前往㮶州寻求庇护。在㮶州，她隐匿在刺史公孙恒的身边，帮助抵抗草原势力的侵袭，却发现隼竟是她曾经的熟人秦准，这让她感到震惊和痛苦。 面对㮶州的紧急情况，长歌决定成为战俘，前往草原与敌方谈判，从中揭露出大可汗的阴谋。为了保护大唐，长歌愿意暂时放下个人仇恨，拼尽全力解决危机。尽管隼为了救她与大可汗对立，两人却因为误会被迫分开。经历了许多波折后，长歌明白了仁者无敌的真谛，并最终发现前隋势力是背后真正的操控者。她与隼联手，为大唐和草原的和平做出了巨大贡献，并终于认识到彼此的真实感情，共同面对危机。
《神探狄仁杰3》分为《凉州案-黑衣社》和《邗沟案-漕渠魅影》两个惊险绝伦、触目惊心的故事组成。故事承接第二部，狄仁杰（梁冠华饰）自连破幽州、并州、蛇灵、江州等一系列大案后，几经恳请，终于得武皇（吕中饰）允准回老家并州修养。然而就像护卫李元芳（张子健饰）所言，这看似颐养天年的平静中却蕴藏着更大的杀机与阴谋。 本部历史侦探悬疑系列电视剧《神探狄仁杰》，已有四部推出，部部故事悬念迭出，情节扣人心弦，《神探狄仁杰5》也即将在2014与观众见面。《神探狄仁杰》系列电视剧不仅融合扑朔迷离的悬疑剧情与恐怖的视觉元素为一身，更加入了李元芳与狄如燕的爱情、狄仁杰与曾泰的师生之情、以及武则天与狄仁杰的君臣际遇等情感戏码，使得本系列电视剧在惊险刺激的段段案件中增添了不少温情色彩。
