电影讲述了武周年间，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。
姜文 葛优 周润发 刘嘉玲 陈坤 张默 姜武 周韵 廖凡 姚橹 邵兵 苗圃 冯小刚 胡军 马珂 白冰 杜奕衡 李静 胡明 危笑 杨奇雨 赵铭
高伟光 梁靖康 张淼怡 毛晓慧 张宸逍 王宥钧 戴向宇 戴蕥琪 古子成 何雨虹 汤梦佳 厉嘉琪 赵尧珂 彭楚粤 姬晓飞 王伊瑶 姚一奇 宋涵宇 沈浩 丁笑滢 刘萌萌 岳旸 费启鸣 翁虹 张琪 于谨维 魏子昕 杜奕衡 罗二羊 王建国
贺彬 谢卓妮 舒杨
杜奕衡 文卓 花潼 舒杨
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孙子航 宋美萱 叶庭 舒杨
赵文卓 姜怡伊 火线 陆彭 杰古 帕丽 宋撼寰
赵文卓 李呈媛 李欣汝 刘名洋 周航 刘德凯
李连杰 萧芳芳 陈松勇 李嘉欣 胡慧中 赵文卓 朱江 郑少秋 郭涛 高西安 刘金山 俞立文 刘红梅 杨青 潘粤明
张国立 朱广权 靳东 张子枫 冯小刚 富大龙 杨紫 郭麒麟 赵文卓 蒋欣 许还山 沈腾 陈建斌 刘浩存
应昊茗 景岗山 侯勇 张子璇 杜承峻
李晨浩 张子璇 侯晓 高雄
胡耘豪 康宁 赵毅新 昌隆 黄昊月 张子璇 褚前 王小白 刘乔方 公方敏 王之民 谢承颖 张庆庆 李政阳 苏泽林 姚凯辰
Michael Madsen Shayla Beesley John Palladino Paz de la Huerta
潘粤明 伊能静 胡可 侯勇
基努·里维斯 里卡尔多·斯卡马奇奥 伊恩·麦柯肖恩 鲁比·罗丝 科曼 克劳迪亚·杰里尼 兰斯·莱迪克 劳伦斯·菲什伯恩 托拜厄斯·西格尔 约翰·雷吉扎莫 布里吉特·莫伊纳汉 托马斯·萨多斯基 大卫·帕特里克·凯利 杨佩里 弗兰科·内罗 彼得·塞拉菲诺威茨 马里奥·多纳托内 彼得·斯特曼 克里斯·勒潘塔 沃斯·史蒂文斯 海蒂·莫尼梅克 克里斯塔尔·伦伯格 提姆·康纳利
宋康昊 孔刘 韩志旼 严太九 申成禄 李炳宪
徐仁国 张东润 成东日 崔奎华 朴浩山 丁文晟 金嫝勋 林周焕 郑素敏 权秀贤 张荣男
肖博 于心妍
阿诺·施瓦辛格 罗德里戈·桑托罗 杰米·亚历山大 福里斯特·惠特克 丹尼尔·海尼 爱德华多·诺列加 路易斯·古兹曼 扎克·吉尔福德 约翰尼·诺克斯维尔 彼得·斯特曼 珍尼希斯·罗德里格兹
艾斯·库珀 塞缪尔·杰克逊 威廉·达福 斯科特·斯比德曼 彼得·斯特劳斯 桑妮·马布雷
张赫 郑满植 乔·塔斯利姆 崔镇浩 金贤秀 张铉诚 李旼赫
黃秋生 倪星 湯寶如 鄒兆龍
瑞安·雷诺兹 本·哈迪 梅拉尼·罗兰 阿德里娅·阿霍纳 戴夫·弗兰科 科里·霍金斯 塞巴斯蒂安·罗奇 曼努埃尔·加西亚-鲁尔福 詹姆斯·莫瑞 利奥·拉兹 埃莱娜·卡多纳 佩曼·莫阿迪 尤里·科洛科利尼科夫 金·柯尔德 丹尼尔·阿德博伊加 詹姆斯·卡罗尔·乔丹 康斯坦丁·格雷戈里 彼得·阿佩塞拉 托多尔·乔丹诺夫 里纳特·希什马塔林 莉迪亚·佛朗哥 罗杰·内瓦雷斯 舒巴姆·沙拉夫
演员：Michael Madsen Shayla Beesley John Palladino Paz de la Huerta
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演员：潘粤明 伊能静 胡可 侯勇
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演员：基努·里维斯 里卡尔多·斯卡马奇奥 伊恩·麦柯肖恩 鲁比·罗丝 科曼 克劳迪亚·杰里尼 兰斯·莱迪克 劳伦斯·菲什伯恩 托拜厄斯·西格尔 约翰·雷吉扎莫 布里吉特·莫伊纳汉 托马斯·萨多斯基 大卫·帕特里克·凯利 杨佩里 弗兰科·内罗 彼得·塞拉菲诺威茨 马里奥·多纳托内 彼得·斯特曼 克里斯·勒潘塔 沃斯·史蒂文斯 海蒂·莫尼梅克 克里斯塔尔·伦伯格 提姆·康纳利
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