《神探狄仁杰2》由《关河疑影》、《蛇灵》和《血色江州》三个扑朔迷离、惊险离奇的故事组成。《关河疑影》发生在武周年间。契丹犯境，烽烟迭起。武则天（吕中饰）任命狄仁杰（梁冠华饰）为河北道行军大总管，调查边情战事失败原因。《蛇灵》讲述蛇灵逆党兴风作浪再起波澜，一场刺杀与保卫的 激烈较量由此拉开战幕。《血色江州》讲述江州血案不断发生，狄仁杰与护卫李元芳（张子健饰）如何树藤摸瓜，挖出真正为害人民的恶魔的故事。

1949年10月1日，黎明的曙光照向久被阴霾笼罩的中华大地，而当华北欢庆新中国成立之际，我国西南边陲正进行着一场惊心动魄的生死之战。人民解放军挥师南下，攻克重镇贵阳，并直指川南。国民党方面不甘心退出历史舞台，于是派出特务潜入大西南，由代号“老板”的特务头子严森（梁冠华 饰）发起了名为“猎鹰计划”的秘密行动。中共特纵特务营营长燕双鹰（张子健 饰）在执行任务时偶然得知“猎鹰计划”，为了保住革命的胜利果实，他化装为军统少将。经过连番严酷的考验，燕逐渐取得严森的信任，但是身份偶然败露又将他推向死亡的边缘。

江湖艺人变脸王（朱旭 饰）孑然一身，以船为家，因恪守传男不传女、传内不传外之祖规，一手绝活面临失传。在活观音梁素兰（赵志刚 饰）惜才提点下，变脸王终生传承衣钵之愿。他用五枚大洋买下机灵的狗娃（周任莹 饰）。初时祖孙相处融洽，一场出街意外却令狗娃女儿身暴露。恼怒的变脸王意欲赶走狗娃，拗不过其苦苦相求，遂改自称“老板”，两人依旧搭伙卖艺。朝夕相处间，变脸王虽欣慰于狗娃孝顺懂事，碍于其女娃身份并不传授变脸绝活。按捺不住好奇的狗娃夜半偷看脸谱，失手引发船火，两人栖身之所烧毁殆尽。狗娃自感无颜，悄然离去，但心中始终感念变脸王的恩情。却不知，这份恩情有一日需要她以命相报，变脸绝活也终因此得以流传…… 本片曾获第16届金鸡奖最佳导演奖，第9届东京国际电影节最佳导演奖、最佳男演员奖等多项国内外奖项。

清雍正年间。登基之初，雍正（叶志康 饰）用毒酒诛灭为帮其篡位的“血滴子”杀手团，赴宴的邱钟琪（王华 饰）看出酒中端倪，佯饮后转身吐于袖囗。雍正离席后，大内高手将中毒后一息尚存的杀手团成员逐一绞杀，邱钟琪索取一大内首级，绝尘而去。雍正遂将大功臣年羹尧（张毅然 饰）连降十八级，国舅隆科多禁锢畅春园，妻女发配黑龙江为奴。遭贬的年羹尧不知去向，邱钟琪也不知所踪。鄂尔泰（李殿芳 饰）建言雍正利诱年羹尧，以引邱钟琪露面。在雍正与鄂尔泰亲访天下第一剑李嗣庭（赵志刚 饰）途中，邱钟琪突然杀将出来，欲取雍正首级，不料，却被英姑（王美玲 饰）用暗器制止......

历史系大二学生赵坡（郭晓然 饰）是一个出身贫寒的男孩，他诚实善良、内向羞涩，周围的同学除了高干军队子弟就是来自富商海归的家庭，与他们比起来，赵坡俨然是一只寒酸可怜的丑小鸭。偶然的机会，他结识了发廊洗头妹甘秀（霍思燕 饰），这是一个出淤泥而不染的清纯女孩，为了养活智障的弟弟辛苦赚钱。某天，赵坡带着甘秀和同乡何昌兴（赵志刚 饰）、杜永庆（唐以诺 饰）外出游玩。但是却目睹两名同乡兽性大发，玷污了甘秀。在此之后，甘秀从赵坡的生活中彻底消失，他四处寻找，似乎进入了一个扑朔迷离的世界……

历史系大二学生赵坡（郭晓然 饰）是一个出身贫寒的男孩，他诚实善良、内向羞涩，周围的同学除了高干军队子弟就是来自富商海归的家庭，与他们比起来，赵坡俨然是一只寒酸可怜的丑小鸭。偶然的机会，他结识了发廊洗头妹甘秀（霍思燕 饰），这是一个出淤泥而不染的清纯女孩，为了养活智障的弟弟辛苦赚钱。某天，赵坡带着甘秀和同乡何昌兴（赵志刚 饰）、杜永庆（唐以诺 饰）外出游玩。但是却目睹两名同乡兽性大发，玷污了甘秀。在此之后，甘秀从赵坡的生活中彻底消失，他四处寻找，似乎进入了一个扑朔迷离的世界……

藩王割据的唐朝末年，西北黄河流域的柳、段、李等王均想独揽天下大权，战事不断。柳王爷（计春华）攻下段王府，段王爷（靳德茂）弃府逃命时被黄河大侠马义（于承惠）救下，随后马义所在的村寨被柳王爷率兵血洗。这一切都被李王爷（赵志刚）看在眼里。马义结识江湖艺人车天（淳于珊珊），后者见他武艺高强，便怂恿他设场卖艺，敛下不少钱财。

红娘子武艺超群，英姿飒爽。她与李信结为夫妻。后来，李信被听信谗言的闯王杀了。红娘子背着孩子出逃，当她停下来时才发现孩子早已被乱箭射死。