《神探狄仁杰3》分为《凉州案-黑衣社》和《邗沟案-漕渠魅影》两个惊险绝伦、触目惊心的故事组成。故事承接第二部，狄仁杰（梁冠华饰）自连破幽州、并州、蛇灵、江州等一系列大案后，几经恳请，终于得武皇（吕中饰）允准回老家并州修养。然而就像护卫李元芳（张子健饰）所言，这看似颐养天年的平静中却蕴藏着更大的杀机与阴谋。
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
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
张晚意 王楚然 刘令姿 常华森 张弛 袁雨萱 黄灿灿 童蕾 苗皓钧 曹曦月 徐美玲 许榕真 邓英 李进荣 赵成顺 房子斌 董璇 鲍大志 杨青 张双利 赖艺
张维伊 吴佳怡 董璇 王戈 马旭东 许潇晗 邢瀚卿 杨正彝 宋沐心 王蒙汉 马迪妮 孙征宇 蒋诗萌 滕哲 刘同 雷淞然 宋木子 闫佩伦 左凌峰 张祐维 林家川
王雷 王龙正 马少骅 韩雪 萨日娜 严屹宽 董璇 许龄月
宋丹丹 董璇 王传君 吴牧野 汪苏泷 武大靖 徐志胜 李雪琴 辣目洋子 宋妍霏 孟子义 费启鸣 陈瑜 王鹤棣 尹浩宇
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
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
梁冠华 吕中 张子健 须乾 祝延平 钱雁秋 蒋欣 彭丹 刘爽 姜晓贝 严燕生 赵军凯 张树平 韩振华 赵志刚 韩继明 李世龙 贺松寿 梅志刚 孔庆子 李海峰 卢明 陆继东 夏志平 韩木墩 潘耀初 符学斌
张永强 董璇 刘蕾 梁冠华 赵毅 淳于珊珊 沙玉华 刘爽 须乾
雷佳音 张子枫 张新成 刘琳 王圣迪 耿乐 王骁 王宥钧 胡连馨 是安 林子烨 傅铂涵 王瑞欣 彭浩森 吴幸键 刘亚锟 倪妮 童瑶 万茜 刘佳 秦焰 李传缨 赵达 翟小兴 田雷 来喜 句号 张海宇 王影璐 范帅琦 柯宇 郑家伦 霍青 荣飞 郭紫铭 郭睿绅 刘思莹 陈子妍 韩浩 朱彬予 王亭文 季妍霏 林夕 李函熹 薛博文 季承 肖禹男 董芝祺 黄政皓 李添诺 李梓伊 王丽涵 刘越东 田淼 李勤勤 朱薇薇 陈丽娜 曲高位 曹凯 丁子玲 花昆 傅风男 李洪权 苑冉 朱俊麟 许晋旗 王翰闻 韦奕波 常海波 周熙
陈钰琪 林一 晏紫东 马丽 唐旭 房子斌 苑冉 天爱 孙凯 刘交心 秦焰 邹廷威 鲍天琦 杨紫嫣 李大光 穆乐恩 左晓龙 闫勤 孙良君 黄小戈
董璇 谷嘉诚 韩栋 关悦 萨顶顶 张沐兮 苏小玎 何花 袁家欢 景岗山 付宏声 王蒙汉 吕艳蓓 朱近桐 权沛伦
宋丹丹 佟大为 关悦 郭家铭 刘一含 徐百慧 杨昆 马少骅 汪洋 范明 蔡宜达 王策 崔浩博
陈艺戈 鲁昕 白灵 徐熙颜 佟丽娅 曲栅栅
白敬亭 吴倩 倪大红 李建义 杨新鸣 吴冕 高鑫 谢兰 杨青 沙景昌 王丽云 曲栅栅 白志迪
宋茜 陈妍希 陆毅 经超 孙坚 潘虹 吴冕 梁天 岳红 孙宁 杨青 施京明 曹征 田岷 白志迪 王丽云 姜瑞霖 宗平 张可盈 李依晓 曲栅栅 迟嘉 丁洋 崔绍涵 许龄月 淮文 曹克难 闫勤 罗奕 岳以恩 吴晓东 谭峰 李丽虹 金铁峰 冯瓅 张琪 鞠江 吕鑫
陈坤 张天爱 余皑磊 王强 赵魏 曲栅栅 蔡鹭 张萌 尹昉
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
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
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
罗正 季美含 陈鹤一 常华森 文渊 麦童 李莎旻子
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
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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