电影讲述了一个发生在大唐永徽年间，天象异乱，民不聊生。祈福过程中惊现千首妖，无数百姓遇害。朝廷被迫启用死囚独孤（任达华 饰）查案。探案过程中迷雾重重，千首妖案仿佛只是最浅表的一环。另一方面，表面肩负正义的独孤似乎也有着不为人知的黑暗过往的故事。

故事讲述繁华长安发生诡异大火，大火遇水则旺，与此同时东城内薄发瘟疫，男主角辛礼与师父庚康全力施救却效果甚微。坊间开始流传，所有诡异事件都源自于太子失德遭到了天谴，而辛礼的师父庚康也被收押成为了阶下囚遭到毒害。辛礼为了还太子清白以及查明师父庚康的死因展开调查。辛礼在调查中发现，越来越多的毒虫出现在长安城各个角落，时值太子生辰，围绕太子的阴谋也渐渐浮出水面……

先天二年夏秋之交，天子虽已登基，但大长公主势力更盛，长安局势阴晴难定。卢凌风和苏无名，奉命带着由裴喜君、费鸡师、樱桃和薛环组成的探案小队，以护送康国所献金桃的名义重返长安。繁华的长安，卢凌风复职雍州司法参军，苏无名则被授予一个特殊的官职，同时叫费鸡师出任酥山店掌柜，并将店铺设置成全长安的暗探情报中心。卢苏二人推出新政，开启环城探案模式，深入长安各坊，接触到了更广泛的百姓和民生，也借此避开了天子与大长公主的争斗。在历经康国的金桃、成佛寺的哭声、白泽的踪迹、食尾蛇、解忧店等多宗疑案后，最终长安的风云汇聚到事关朝堂的盛世马球案。卢凌风和苏无名，不得不直面这个刀光剑影的秋天以及各自的命运，并为此付出了沉重的代价。即使历经风雨，但他们终究在万年长安大观盛唐，护佑百姓的初心始终没有改变。