《神探狄仁杰2》由《关河疑影》、《蛇灵》和《血色江州》三个扑朔迷离、惊险离奇的故事组成。《关河疑影》发生在武周年间。契丹犯境，烽烟迭起。武则天（吕中饰）任命狄仁杰（梁冠华饰）为河北道行军大总管，调查边情战事失败原因。《蛇灵》讲述蛇灵逆党兴风作浪再起波澜，一场刺杀与保卫的 激烈较量由此拉开战幕。《血色江州》讲述江州血案不断发生，狄仁杰与护卫李元芳（张子健饰）如何树藤摸瓜，挖出真正为害人民的恶魔的故事。
王蔚 丁莉 王亚楠
关晓彤 侯明昊 赵顺然 李宗霖 安泳畅 夏楠 姜昊旻
屈楚萧 陈钰琪 田雨 李诚儒 李建义 张铎 李九霄 梁冠华 海一天 曾舜晞 胡冰卿 王珮寒 代文雯 胡明 苗驰 边天扬 边程 周明汕 吴晓亮 黑子 陆玲 孙千 王旭东 张本煜 张雅钦 邢岷山 米学东 景岗山 庞皓文 郑斯仁 孙宁 彭义程 赵龙豪 褚栓忠 魏子昕 杨子骅 黄飞
保剑锋 刘涛 樊昊仑 王铭 徐雷智 黄海
游本昌 黄宗洛 臧金生
张俪 杨烁 张丹峰 夏侯云姗 白凡 涂松岩 周子茵 王姬 王丽云 衣珊 姜超 孙嘉璐 李建新 马书良
周杰 郝蕾 刘佳佳
蔡倩云 曾凡强
王玉雯 王子奇 易柏辰
孙骁骁 路宏 张天阳 王沐暄 夏灵溪
未知
赵亮 吕晶 钱龄 高原
演员：王蔚 丁莉 王亚楠
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演员：关晓彤 侯明昊 赵顺然 李宗霖 安泳畅 夏楠 姜昊旻
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