喜欢推理的中央音乐学院学生宋真在见网友时意外穿越到大昌朝，一开始便因一起命案将要被斩首。关键时刻，狄仁杰出现并指出案件有疑点，救下了他。宋真发现自己变成了李元芳，在取信于狄仁杰后，两人前往凶案现场，利用共情能力复原现场，锁定了凶手范围。
返回监狱后，他们发现狄仁杰的手下被杀，幕后黑手势力庞大。未成长的狄仁杰和李元芳无奈被陷害入狱。但李元芳冷静应对，知道狄仁杰的贵人将至，决定越狱验尸。越狱被发现时，阎立本到来，坚信狄仁杰清白，重审赵四娘案。李元芳最终揭开真相，案件告破。
赵四娘案结束后，他们去青楼，李元芳用音乐才华赢得喝彩。他得知前世网恋对象也来到昌朝，正欲了解更多，青楼再发命案。连续漂亮女性被杀，李元芳意识到事情严重，决心查出真凶。
