《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。
恋爱纪念日当天，蒋瑶满心欢喜，偷偷带着精心准备的爱心礼物，躲进男友温言的办公室柜子里，想给他一个惊喜。可柜子外的对话，却让她瞬间坠入冰窖。温言坦言和蒋瑶在一起全是逢场作戏，只因全公司只有蒋瑶的肾源与陈暖配型成功，他接近她，不过是为了给青梅筹肾。蒋瑶这才醒悟，温言追求她的时间，恰好就在公司体检之后。她透过缝隙看着两人相拥，心口彻底冰凉。
1941年秋，大批日战机猛烈轰炸成都。百年老字号锦江春的少掌柜杨少诚亲眼目睹驻防司令叶怀忠的吉普车发生大爆炸。叶司令当场炸死，副官凌辉浑身是血受了重伤。少诚送他去了医院。军统站副站长陈剑锋赶到未来岳父叶司令的被炸现场，吃惊的发现吉普车底下隐藏了一枚德国产的定时炸弹残骸，他立刻意识到，这是一起谋杀。医院里凌副官看到行动队长许尔根带人闯了进来，偷偷将一个美式烟盒放到了少诚的口袋里。许尔根将少诚和凌辉带回军统站审讯。叶司令的女儿叶眉在军统站做机要员，她得知少诚救了共党潜伏在司令部的特工凌辉，持枪闯进审讯室，要枪毙少诚，被陈剑锋劝住。
怀揣梦想成为武警精锐部队一员的乔援朝从特警学院毕业来到猎豹突击队，但无情的现实粉碎了乔援朝的骄傲，入队考核过程中乔援朝发挥失常，他必须一切从头开始。在维修班长张岚的帮助下乔援朝熟悉了特战队员要涉及的专业，乔援朝振奋精神成为了什么都敢拆开研究的“好奇宝宝”。乔援朝的努力逐步得到了大队长凌峥嵘的认可，在教导员邱天的帮助下，乔援朝克服了恐水症，在国际龙舟赛中勇救落水人员。猎豹突击队担负了海外警卫任务，乔援朝和凌峥嵘并肩作战，不辱使命，张岚却在任务中壮烈牺牲。在国际反恐联合军演中，猎豹突击队以优异的成绩夺得冠军。凯旋之后，所有队员不约而同出现在了张岚家中，柜子上醒目地摆放着猎豹突击队参加武警部队特战比武的那张大合影。
以不同体裁讲述的故事集，讽刺社会规范和有缺陷的
