《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（吕中饰）忧思如焚，急调狄仁杰（梁冠华饰）进京火速破案。《蓝衫记》中狄仁杰与护卫李元芳（张子健饰）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。
陈晓 孙千 罗一舟 成泰燊 黄志忠 李纯 朱亚文 向涵之 吴樾 朱茵 梁冠华 王子璇 杨子骅 柯蓝 王永泉 刘佩琦 王雨 王建国 林夏薇 宋宁峰 令卓 栾元晖 扈天翼 唐鉴军 程枫 徐僧 韩云云 王俊彭 黄超
黄景瑜 章宇 王子奇 谢可寅 林博洋 刘润南 赵昱童 练练 刘威 梁冠华 丁嘉丽 程雍 刘向京 宋家腾 关亚军
江一燕 林熙越 梁冠华 迟嘉
张卫健 张庭 范冰冰 梁冠华 朱泳腾 许还山 寇振海 徐松子 薛佳凝 郑毓芝 彭丹 高强
王冰 吕中 马少骅 孙淳 李光洁 孙宁 徐敏 郑天庸 戈治均 廖丙炎 张洪睿
侯勇 王志飞 卢勇 吕中 高圆圆 李立群 许还山 齐芳 尤勇智 杜雨露 王辉 刘乃艺 孙飞虎 卢映 毛乐 苑冉 仇永力 于洋 午马 郭常辉 季晨 侯祥玲 刘牧 陈之辉 董祁明 卢超凡 姜华 钱卫东 赵冬柏 周玉华 王迎奇 李世德 金明 冯鹏飞 任伟 焦长道 江化霖 李卓霖 任希鸿 刘冰峰 李海鸽 冯峥 夏露 徐玉庭 孙蛟龙 赵伊
陈坤 辛芷蕾 王学圻 张子健 刘威葳 吕中 王庆祥 郭广平 张宥浩 芦芳生 包文婧 栾元晖 梁超 李感 孙铱 兰海蒙 鞠帛展 贺雨禾 朱颜曼滋 陈依琪 高冬平 刘洋珂 张雯
李保田 陈瑾 刘家良 毛林林 罗晋 吕中 江珊 吕晓禾 雷恪生 许还山 侯岩松 张绍荣 赵小锐
宗峰岩 张子健 田乐 宁文彤
巫刚 梅婷 张子健 丛珊
张子健 刘威葳 张帆 马杰 刘文治
赵英博 代云帆 吴芊盈 赵文浩 高梓淇 戴蕥琪 刘芷微 张子健 吴逸迦 刘因然 矫昊
孙思瀚 伍宇娟 祝希娟 赵燕国彰 咏梅 陈逸恒 翟万臣 王虎城 李鸣 薛山 雷汉 马诗红 刘牧 刘艺 刘彦林 周谅量 林京来 江柏萱 张学明 王宁生 郎文曜 武笑羽 须乾 许可 万仓 许小贝 阮培康 李小枫 李秋歌 姚清 马书立 姜原生 王志刚 戈一
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
张永强 董璇 刘蕾 梁冠华 赵毅 淳于珊珊 沙玉华 刘爽 须乾
梁冠华 周洁 吴庆哲 杨常青 冉唯群 王鸥 文静 陈玺旭 许榕真 须乾 吴婷 张博 阮圣文 王建国 康群智 郭小安 来源 管舲帆 张志伟 胡顺儿 白利卫 芮伟航 靳梦楠 高艺 王建新 陈之辉 宋轶 梁大维 夏德俊 朱锐 翁虹 卓凡 张冰 梅年佳 周钢 彭义程 李子轩 柯国庆 王宝德 傅虹均 曲戈 田重 祖白旦·阿布都哈力克 肖咏佳 胡文珊 冯琬晴
李丞峰 吴迪 张光北 侯勇 胡然 刘梓妍 祝延平 韩铠伊 吴双
叶璇 于震 朱时茂 郝平 叶筱玮 韩宇辰 张芝华 祝延平 赵思 汪晴 依灵 程琪
黄晓明 何琢言 钟汉良 宁静 应采儿 舒畅 刘孜 刘芸 祝延平 徐锦江 李菲儿 涂们
祝延平 萨仁高娃 李宏伟 东涛 孟新 关瑛 楚伦布和 巴雅尔
张子健 曲栅栅 苑冉 淳于珊珊 钱雁秋 王心圣 黄小瑜 梁凯 张宏震 韩继明 苏刚 杨增元 于连伟 应强 杨应华 韩含 方越龙 康楷 白涛 李俊琪 高秋山 李元勇
张子健 淳于珊珊 曲栅栅 于震 韩含 梁凯 张树平 靳德茂 钱雁秋 戴云霞
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
王涵 阳欣珂 吴纯一 蒋欣奇 谷乐晨 徐艺琳
闫妮 李光洁 郭晓东 蒋欣 范丞丞 关晓彤 王安宇 卢昱晓 石云鹏 周洁琼 李倩 张瑞涵 李庆誉 孙思程 叶泉希 迟蓬 刘伟 刘琪锜 雷丰瑞 刘子鹤
钱泳辰 蒋欣 于小磊 尹铸胜 侯天来 郑佩佩 杜旭东 三浦研一 左金珠 霍泥芳 施展 李杨 杨静 王建国 普超英
陈宝国 柳云龙 宋春丽 刘洁 蒋欣
彭丹 徐小龙 郑佩佩 刘家辉 徐小健 黄子扬 午马 惠天赐 林威 邵梦梦
胡军 林志颖 高虎 修庆 刘亦菲 陈好 刘涛 魏宗万 蒋欣 杨蕊 汤镇宗 舒畅 申军谊 计春华 石兰 马浴柯 李勇勇 王璐瑶 彭丹 高远 钟丽缇 阮丹宁 王祎 王海珍 周冰清 周玉洁 任泽巍 刘立伟 张衡平 李彧 高照 赵雍 修革 巴音 吕士刚 谢雨欣 张谦 任舞 鄂不斯 晋松 郑爽 孙蛟龙 许还山 张纪中 马仑 黄小蕾 刘仲元 周晓文 杨念生 许敬义 张楠 赵强 廖琪瑛
董勇 彭丹 赵燕国彰 李强 许铂岑 张静静 杨骏 陈霖生 张钧译 逯长恩 赵力强 张哲 殷昊泽 苏楚力 苑子艺 唐伟 姚晋 郝刚 王朝阳 李松珂 沈函芳 霍艺峰
黄圣依 杨子 李行亮 麦琳 刘爽 葛夕 胡彦斌 姜逸磊 黄执中 沈奕斐 侯佩岑 武艺
方青卓 包海青 刘爽
范明 谢园 岳红 马浩博 王佑硕 赵圆瑗 丁海峰 范雷 黑妹 来喜 孟霞 张彤 刘爽 韩烨 赵泽文 宋晓英 邵峰 何沄伟 谢孟伟 穆丽燕
杨天翔 凌振赫 吴俊全 宣晓鸣 卢力峰 孙路路 刘校妤 路熙然 李诗萌 胡亚捷 巴赫 徐佳琦 邱秋 商虹 陈喆 汤水雨 姜秋再 巫蛊悠悠 付博文 严燕生 范哲琛 杨凯祺 蔡壮壮 谢轶辉 栾立胜
张东 陈张太康 李诗萌 季冠霖 张喆 梁晓强 宣晓鸣 商虹 张艺 钱文青 周莹 曾梦玉 羊仔 景向谁依 郭政建 严燕生 林强 王秋皓 杨洁 木易 柒夜
张子健 梁冠华 曲栅栅 苑冉 王智 刘亚津 严燕生 戴云霞 平田康之 铃木美妃
薛凯琪 陈怡蓉 李宗翰 凌潇肃 吴映洁 董春辉 罗家英 戚玉武 杨幂 辛芷蕾 韩振华 刘晨霞 赵毅 温海波 周子扬 姜天阳 胡胜锋 那家威 杜十五 高一清 高郡海 邱晔 李紫菻 曲大雷 周云深 李奇龙 史济普 张进 娄亚江
胡歌 刘涛 王凯 陈龙 黄维德 靳东 高鑫 张棪琰 张龄心 王鸥 周奇奇 吴磊 张晓谦 郑毓芝 丁勇岱 王劲松 刘奕君 刘敏涛 程枫 郭晓然 匡牧野 陈丽娜 宁文彤 杨雨婷 谭希和 方晓莉 张哲瀚 钟卫华 张雨剑 乔欣 王永泉 魏伟 王宏 赵一龙 卢杉 刘冠霖 符涛 李帅 单英哲 金丰 冯晖 李朵 刘丕中 言杰 公方敏 隋名旸 韩振华 柳洋 刘殊辰 张震 孙梦佳 隋雨蒙 郭东岳 蒋林燕 张巨明 王勇 张昕琦 张昕瑶 孙小会 苗克 李龙 郝文学 倪土 王侃 王虎城 尹元章 刘朔 杨璐璐 潘小样 季晨 孙荣
马景涛 陈红 陈德容 罗钢 王淑娟 冯光荣 张留琼 徐华凤 尤国栋 汪建民 江国宾 韩振华 应志伟
赵文卓 何润东 冯绍峰 黄奕 秦岚 孙兴 李立群 陈冠霖 郑国霖 陈怡蓉 韦以丞 李馨雨 刘卫华 黄家诺 杨蕊 潘虹 王驾麟 岳跃利 张植绿 金书贵 朱逸凡 王之民 格桑多杰 朱虹 李繁 姚健 宗晓军 韩振华 姬麒麟 李娟妹 戴兆安 刘建荣 陈勇 杨树 郭小安
郭京飞 陈数 李浩菲 孙艺洲 阿如那 张瑞涵 林永健 刘佩琦 高亮 吴健 宋元甫 高海宝 陈启杰 杨子骅 迟蓬 赵志刚 邵汶 徐望 常荻 董凡 闫勤 李庆誉 黄俊琪 冯阳 辛鹏
霍思燕 郭晓然 葛思然 唐以诺 赵志刚
王真儿 李媛 王泊文 刘林城 潘启言 Qiyan Pan 金珈 李萌萌 于心灵 高名扬
王彦霖 李溪芮 姚远 林籽 葛秋谷 崔绍涵 张子文 孙琰清 大宝哥
葛鑫怡 董子凡 王泽轩 周微微 刘俊达 钟熙 胡世闻
李沁 曾舜晞 王弘毅 陈昊森 曾可妮 金泽灏 邵羽柒 叶祖新 毛林林 海铃 付嘉 于洋 魏震 刘津言 马希尔 刘昊宇 马骁凡 刘灵灵 王朱悦 彭西予
张新成 王玉雯 吴俊霆 罗秋韵 管乐 郭耘奇 杨昆 吴昊宸 荣蓉
薛佳凝 王玉梅 侯斌 刘江 王孙 刘钧 陈述 陈奇
陈紫函 刘小锋 方子哥 舒耀瑄 吕一丁 邵汶 黄河 苏丽 韩烨
刘芮麟 代斯 王梓薇 余兆和 陈亮言 赵宥维 陈志
刘学义 王梓薇 代斯 罗奕 扈帷 李星辰 张达源 张杍涵 傅姝阳 徐鹤尼 李明轩 付晓东 刘骐 李沐子
朱丽岚 黄天崎 孔奇力 林芷伊
陈南洲 张天颖
成乔斯 贾博雅 陈奕恩 丁晓 卢勇
演员：王真儿 李媛 王泊文 刘林城 潘启言 Qiyan Pan 金珈 李萌萌 于心灵 高名扬
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演员： 王彦霖 李溪芮 姚远 林籽 葛秋谷 崔绍涵 张子文 孙琰清 大宝哥
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演员：葛鑫怡 董子凡 王泽轩 周微微 刘俊达 钟熙 胡世闻
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