狄仁杰(梁冠华 饰)凭借伪造的诏书将假冒的太子诱至上阳宫宣文殿，从而获悉蛇灵替换太子的具体经过及其意图。这位假太子的使命是接应上千名蛇灵成员潜入洛阳城，负责挖掘水道并修建闸口。除此之外，他并不知晓更多内情。依据假太子提供的线索，狄仁杰前往水道的另一处出口谦义坊进行查探，发现该地点不仅邻近太子宫，距离皇宫大内更是咫尺之遥。蛇灵所挖掘的水道规模宏大，既高且宽，这令狄仁杰产生疑虑：莫非对方意图引洛河之水涌入？然而此举目的究竟何在？当下情势紧迫，无暇深入推究，他随即命令桓斌集结部下整备军械，定于天黑后对太子宫展开行动。与此同时，狄仁杰向大将军王孝杰发出紧急密函，请求其率领右威卫部队视情况予以策应。
入夜，狄仁杰率众潜入太子宫，却意外发现自己与四位军头皆落入蛇灵布置的陷阱之中。同一时刻的狄府，李元芳(张子健 饰)成功擒获了再度前来刺杀虺文忠的黑衣人，其身份正是血灵小凤。虺文忠向李元芳透露，血灵并非单独一人，而是一对孪生姐妹。如今另一血灵小梅正潜伏于狄仁杰身侧，形势极为危急。二人当即动身赶往太子宫。
身处险境的狄仁杰保持镇定，在太子宫内与一众敌人展开周旋。他条理分明地剖析案件脉络，其推论与得意洋洋的敌众所述相互印证。大将军桓斌此时显现真实身份，原来他亦是蛇灵成员。小梅同样卸下伪装，表明自己正是血灵之一，狄仁杰顿时醒悟：当初寒光寺行刺陛下的另一名刺客便是她。至此真相渐明，蛇灵当日行刺的真正目的并非取武则天(吕中 饰)性命，而是刻意制造紧张局势，暗中迫使武则天将袁天罡移出寒光寺。
李元芳、虺文忠、鲁成及血灵小凤相继抵达。紧接着虺文忠骤然发难制住李元芳，志得意满的袁天罡遂向狄仁杰揭示了全部阴谋的来龙去脉。众人真实面目由此逐一暴露：鲁成方为真正的袁天罡；虺文忠实为潜伏于狄仁杰身旁的内应，先前假冒蝮蛇刺伤李元芳、诛杀肖清芳等事均系其所为。狄仁杰即刻洞悉了他们的阴谋核心：企图借助日食引发的巨大自然力量，引导泛滥的洛河洪水直冲皇宫大内，意图将皇帝与满朝文武一并吞没。而小梅的一系列行动，则是为了借狄仁杰之手铲除肖清芳，因为后者的势力已过于庞大。
整个计划环环相扣，既有对自然天象的利用，也有对人事矛盾的操纵。蛇灵组织通过长期潜伏与精密布局，逐步推进其最终目标。狄仁杰在厘清各方关系后，意识到这场危机不仅关乎宫廷安危，更涉及自然力量与人为阴谋的交织。敌我双方在太子宫内的对峙，成为揭开所有谜团的关键场景。每一重身份的揭露，都使局势向更复杂的方向发展，而狄仁杰必须在有限时间内识破所有诡计，方能阻止这场精心策划的灾难。