年轻女医生Tatiana Yurievna因为使用具争议的技术而差点被吊销医师执照。但她被军方招募来到一个机密的研究机构，协助研究一个特别的案例，太空人Konstantin Sergeyevich。这位太空人历经神秘的太空意外后幸存返回地球，体内却多了外星生物，而且这个神秘生物只在深夜时现身。军方想拥有这个外星生物进行邪恶的计划，但女医生只想阻止外星生物杀害太空人。

古人相信命由天定，但其实很多所谓的“天命”背后，真相往往是人力为之。正如本片中人人惧而远之的“天弃女”，实际上只不过是个幼年遭遇变故、为了活下去不得不隐藏自己的苦命人。然而即便是受到了不公正的对待，她仍对生活抱有善意和希望，最终赢得了狄仁杰的尊重和友情。因此本片在注重案件的悬疑性和精彩性的同时，也着重宣扬“种善因、得善果”、“但行好事、莫问前程”的积极思想，同时也通过塑造狄仁杰这样一个公正无私、断案如神的“东方福尔摩斯”的形象，告诫人们“莫以善小而不为，莫以恶小而为之”，以及天网恢恢疏而不漏，任何罪案终于大白于天下的一日，任何人都要为他的罪行付出代价。

武周年间，帝京长安接连发生了几起离奇死亡案件。因为死因不明，忠烈祠飞天壁画杀人的谣言愈演愈烈。百姓纷纷认为是天降不祥，人心惶惶。在地方屡破奇案的狄仁杰和神武军都尉谢瑶环奉命一起调查此案，最终不仅破除了谣言，抓住了真凶，还化解了一段二十余年的恩怨。

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佳节将至，地处河北的秋风县却有“女鬼”出没。当小镇百姓被深夜“闹鬼”事件弄得人心惶惶之时，一个心怀正义和善良的小镇捕快郭幻，挺身而出抓住了装鬼吓人的夏虫。夏虫向郭幻道出装鬼缘由，原来这“闹鬼”背后竟藏着一桩离奇的血案！为了惩恶扬善，保一方平安，郭幻不顾层层阻挠和危险，在夏虫的帮助下全力查案，终于查清真相、惩办恶人。