《神探狄仁杰3》分為《涼州案-黑衣社》和《邗溝案-漕渠魅影》兩個驚險絕倫、觸目驚心的故事組成。故事承接第二部，狄仁杰（梁冠華飾）自連破幽州、并州、蛇靈、江州等一系列大案后，幾經懇請，終于得武皇（呂中飾）允準回老家并州修養。然而就像護衛李元芳（張子健飾）所言，這看似頤養天年的平靜中卻蘊藏著更大的殺機與陰謀。