《神探狄仁杰》第三部主要讲述狄仁杰和李元芳等人一起联手，破获多桩错综复杂的离奇案件的故事，该剧分为两段，分别是黑衣社和漕渠魅影，一个发生在凉州，一个发生在扬州，但不管哪一个案件，其背后真相都令人唏嘘不已。
作为《神探狄仁杰》系列的第三部，该剧以狄仁杰告老还乡开场，但谁都知道，他并没有享清福的命，很多案件都等着他去寻找真相，不过武则天还是同意了他告老还乡的请求，狄仁杰也在对未来的憧憬中踏上了回乡之路。
如果他乖乖回家，也许就不会有之后一系列的故事，没想到狄仁杰一时兴起，决定去看望老朋友，也就是凉州刺史曾泰，此时的曾泰正面临一桩十分棘手的案件，在凉州发生地震时，押送军饷的三千铁甲军莫名其妙身亡，军饷也不翼而飞。
狄仁杰及时赶到，曾泰仿佛见到了救命稻草，将事情的前因后果一一说给狄仁杰听，在狄仁杰的缜密观察，不断推理下，不仅成功找回军饷，还将黑衣社全体成员抓获，为曾泰解决了一个大难题。
就在狄仁杰解决了黑衣社案件后，扬州又发生了一桩诡异离奇的案件，武则天只能将狄仁杰紧急召回，命他和李元芳、曾泰一起赶赴扬州，解决此次案件，扬州的铁手团比黑衣社更加阴狠毒辣，狄仁杰等人的境遇也危险重重。
不过在最后，狄仁杰还是成功解开谜团，使案件真相大白，让淮北百姓过上了平静祥和的生活，狄仁杰作为唐朝时杰出的政治家，和李元芳一起解决了多桩大案，他的努力与付出，使唐朝得以走向繁荣。