唐高宗年间，西域丝绸之路重镇“小西天”发生多起佛寺珍宝失窃案，且手法诡异，现场留下神秘符号。大理寺卿狄仁杰奉命西行调查。他怀疑案件与当地盗墓世家“狄道”有关。狄道少主宇文拓表面上配合调查，暗中却想利用狄仁杰除掉竞争对手。随着调查深入，狄仁杰发现这些佛宝并非普通文物，而是开启前朝隋炀帝秘密皇陵的钥匙。皇陵中藏有一份能颠覆大唐统治的“西域诸国盟约书”。吐蕃间谍、突厥余孽和汉室旧臣三方势力齐聚小西天，都想夺得盟约。狄仁杰在宇文拓的帮助下进入皇陵，在一场惊心动魄的机关对决后，他毁掉了盟约，并对宇文拓说：“有些真相，永远埋在地下才是最好的归宿。”
将狄仁杰系列带入西域大漠，格局宏大，异域风情浓厚。机关术和盗墓元素的结合非常惊艳，动作戏设计巧妙，最后的反高潮处理（毁掉盟约而非公之于众）非常符合狄仁杰的务实人设，耐人寻味。
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