《神探狄仁杰》由《使团惊魂》、《蓝衫记》和《滴血雄鹰》三个各自独立又息息相关的故事组成。《使团惊魂》讲述武周年间，突厥战争结束，举国上下迎接突厥议和使团的到来。然而就在使团逗留期间，京城接连突发了几件举国震惊的大案。严峻的内忧外患令武则天忧思如焚，急调狄仁杰进京火速破案。《蓝衫记》中狄仁杰与护卫李元芳正在乡间暗查民情，然而一起一天内连发两起命案的案件引起了他们的注意。《滴血雄鹰》则由一幅用鲜血图画的滴血雄鹰引出。
梁冠华 朱媛媛 霍思燕 徐秀林 岳秀清 潘粤明 鲍大志 王同辉 刘桦 张涵予
张卫健 张庭 范冰冰 梁冠华 寇振海
黄宗泽 张艺上 王瑞昌 孙耀琦 易大千 包上恩 梁冠华
梁冠华 张子健 董璇 吕中 须乾 苑冉 关悦 曲栅栅 张树平 钱雁秋
侯勇 王志飞 高圆圆 齐芳 吕中 尤勇 杜雨露 王辉
梁冠华 张子健 吕中 姜昕言 须乾 姜晓贝 乔于庭 赵志刚 严燕生 淳于珊珊
陈坤 辛芷蕾 王学圻 吕中 张宥浩 芦芳生
张子健 淳于珊珊 钟卫华 陶慧娜 康楷 邱辉 李俊琪 梁缘 杨棋珺 钱雁秋 王领 王心圣 杨增元 龚志学 王腾龙 徐悦 韩含 钱冠荣 吕帅 赵军凯 高秋山
库尔班江．吐尔达洪 张子健 尚铁龙 陈丽娜
俞飞鸿 杨玏 张萌 田雨 韩童生 许娣 刘莉莉 关晓彤 白梓轩 韩青 刘亭作 涂松岩 张子健 陈欣予 蓝盈莹 朱铁 罗海琼 李明珠 黄爱玲 宋楚炎 宋家腾 关思慧 张源玲子 金陈浩 李洪全 柳彬 康瑛 韩清 周小川 杨柳 曾琪 都钊 李楠 王瑾菲 侯晓影 李源江 宋元甫 卡尔 胡洋 李润珠 王子轩 薛媛媛 夏楠 李景龙 侯晓 法志远 常凯宁 段炎妍 张伊楠 郭忠友 雷梦 王海莹 任静 路依萍
钟汉良 蒋劲夫 孙艺洲 张凯丽 康倩雯 任家萱 辰亦儒 郭采洁 叶青 蒋欣 白凯南
高鸿垲 吴纯一 陈婧涵 余熠炀 蒋欣奇 宋鸿宇 王希 孙一鸣 陈柏言 谢艺真
潘虹 霍思燕 郑国霖 六小龄童 蒋欣 杨蕊 吴越 吴健
王珞丹 袁弘 黄宗泽 蒋欣 任彬 林鹏 王茂蕾 马渝捷 张淞 陈思羽 梁晓龙 吴昊宸 梁颂晴 丁子朗 颜世魁 雷汉 刘凯
梁冠华 张子健 曲栅栅 须乾 严燕生 吕中 苑冉 李俊琪 刘蕾 戴云霞 铃木美妃 郑诚 傅隽 李士龙 王心圣 钱雁秋
张子健 梁冠华 曲栅栅 苑冉 刘蕾 郑楠 钱雁秋 刘亚津 李羲儿 郑诚 苏皓 须乾 杨增元 王心圣 赵军凯
李濬荣 孙贤周 李周明 全慧珍 晋久
加布瑞拉·克里维 乔·哈特利 瑞贝卡·穆雷尔 迪·波特切尔 罗德里·梅里尔 波佩·李·弗里尔 詹姆斯·威尔布拉汉姆 扎迪亚·坎贝尔-戴维斯 劳拉·切克利 亚历山大·莱利 加雷斯·埃文斯 阿雷德·阿普·斯特凡 乔治娅·弗隆 克里斯蒂安·帕特森 斯特凡·罗德里 奥利维娅·索斯盖特 克莱尔·乔安妮·鲍文
李一桐 屈楚萧 汪铎 李子峰 郭雪芙 徐洁儿 刘萌萌 王亦凡 马歌 李健 苏小玎 尹铸胜 高鑫 李羿瑄 马京京 杜玉明 柴鸥 孟蔚 韩秋池 张天阳 葛铮 冉晨 王彦懿 靳邦壹 彭琦 梁椰雯 魏璐 王浠言 赵雷棋 张欣颜 卓煜茜
韩惠珍 朱相昱 金敏贞 徐道营
任世豪 许雅婷 郑繁星 高煜霏 肖凯中
阿曼达·伯顿 Conor Mullen
张卫健 刘晓庆 郑国霖 叶祖新 孙耀琦 刘梓娇
丽贝卡·罗梅恩 克里斯蒂安·凯恩 诺亚·怀尔 林蒂·布丝 鲍勃·纽哈特 简·库丁 马特·弗里沃 大卫·S·李 Richard Cox
前田敦子 成海璃子 盐野瑛久 坂东希 田村健太郎 吉村界人
金超群 吴毅将 蔡晓仪 秦沛 李香琴 鲍起静 甄志强 苑琼丹 徐少强 吴廷烨
萨姆·里德 雅各布·安德森 贝利·巴斯 埃里克·博高森 克里斯·斯塔克 欧根妮·邦杜兰特 Assad Zaman Kalyne Coleman Rachel Alana Handler Paris Turner Peyton Turner Vhelma Richardson Caitlin Turner Christian Robinson Adam Horwitz Escalante Lundy
鲁诺 马藜 吴其江 邵伟桐 崔心心 辛雨锡 陶珞依
演员：李濬荣 孙贤周 李周明 全慧珍 晋久
演员：加布瑞拉·克里维 乔·哈特利 瑞贝卡·穆雷尔 迪·波特切尔 罗德里·梅里尔 波佩·李·弗里尔 詹姆斯·威尔布拉汉姆 扎迪亚·坎贝尔-戴维斯 劳拉·切克利 亚历山大·莱利 加雷斯·埃文斯 阿雷德·阿普·斯特凡 乔治娅·弗隆 克里斯蒂安·帕特森 斯特凡·罗德里 奥利维娅·索斯盖特 克莱尔·乔安妮·鲍文
演员：李一桐 屈楚萧 汪铎 李子峰 郭雪芙 徐洁儿 刘萌萌 王亦凡 马歌 李健 苏小玎 尹铸胜 高鑫 李羿瑄 马京京 杜玉明 柴鸥 孟蔚 韩秋池 张天阳 葛铮 冉晨 王彦懿 靳邦壹 彭琦 梁椰雯 魏璐 王浠言 赵雷棋 张欣颜 卓煜茜
