《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。
1979年某日，北京南城某个普通的四合院内，丧偶的酱菜厂女工唐玉秀（闫妮）与离异的消防员程大河（周小斌）结为半路夫妻。之前对于这门婚事，玉秀儿子方海（商子见）认为程家是看重父亲留下的四合院，极力反对，而程母（宫景华）及大河弟弟小林（佟悦）的心思也的确被他猜中。大河女儿媛媛（代乐乐）则像方海仇视大河一样，不拿正眼瞧玉秀。婚后玉秀及大河将夫妻角色摆在最后，协力为一大家人顾后忙前，媛媛及方海渐渐感动于他们的良苦用心。其后，小林在哥嫂的帮忙下，迎娶爱恋许久的莉莉（姚晨）；媛媛与忠厚老实的读书人路南（喻恩泰）成亲；方海得生意人谢伯达（洪剑涛）照顾有了事业，并与青梅竹马的郭小卓（倪虹洁）确定关系；玉秀及大河更是有了自己的孩子程军（董博文）。大家庭摩擦虽不断，却也慢慢奏出和谐曲。没料想，几年后玉秀及大河照顾有加的小林两口子，竟会拿房子及程军同他们说事。
上海光复了！深深地爱着表妹杨守玉的刘海粟从古城常州逃婚来到上海。他激情澎湃，与同伴乌津之、谢炳文一同剪去了拖在脑后象征封建的大辫子，创办了中国第一所美术专门学校。在封建的中国首创男女同校，旅行写生，特别是用全裸人体进行美术教学。他们的行为立刻遭到封建卫道士的围攻打击，在康有为、蔡元培、郭沫若等进步人士支持下，率同仁、学生与封建恶势力乃至军阀孙传芳进行了长达十年的斗争，终于法庭获胜！在美专教学改革的热潮中，刘海粟遇见了妓女出身的考生潘玉良，面对渴望求学却又无助的女子他伸出了有力的大手，说服拒绝潘玉良的乌津之，让潘玉良入学上海美专。海粟此举再一次高举了反封建大旗，郭沫若誉他为“艺术叛徒”！
高伟（邓一君 饰）本是前途无量的预科生，哪知道父亲的外遇对象彭小红（雪梨 饰）忽然出现要争名分争家产，在一场意外之中，高伟和彭小红之间爆发了矛盾，最终高伟锒铛入狱，曾经的美好梦想都不复存在。 刚刚来到劳改中心的高伟对这里的一切都感到非常的反感，处处受人欺负，幸运的是，他结识了大飞（张崇基 饰）、老虎（林敬刚 饰）、三米（吴家乐 饰）等人，在感化官吕立刚（刘家辉 饰）的帮助之下，高伟渐渐适应了这里的生活，并且重建了对未来的信心。终于，高伟刑满出狱，可是外面的生活和他想象里的天差地别，处处碰壁的高伟渐渐开始自暴自弃。
原本是一名普通会计。他被诬陷杀害了自己的亲兄弟，随后从法庭上逃脱。为了躲避警方的搜捕并寻找失踪的妻子，他在孟买街头隐藏真实身份，化名为 维马尔·卡纳 靠捡破烂为生
