2010年9月5日，由徐克執導，張家魯編劇，劉德華李冰冰劉嘉玲鄧超梁家輝領銜主演的，古裝懸疑動作電影《狄仁傑之通天帝國》，入圍第67屆威尼斯國際電影節主競賽單元，在威尼斯首映；然後2010年9月29日中國內地公映，連續三周拿下票房冠軍，最終內地票房為3億。
《狄仁傑之通天帝國》主要講述了狄仁傑因反對武則天當權而入獄8年後，朝廷發生連環焚屍怪案，朝廷上下束手無策；這時，武則天不得不破例起用仍在獄中的狄仁傑，授權破案的故事。電影的時間設定是狄仁傑入獄8年後，當時唐高宗已經不在，武則天即將稱帝；故事開始時，武則天為籌備登基大典而重金建造的六十六丈的通天浮屠將要完工，兇案就從通天浮屠開始。
《狄仁傑之通天帝國》獲得了第30屆香港電影金像獎，包括最佳電影在內的14個獎項的提名，最後獲得了最佳導演最佳女主角和最佳音響效果、服裝造型設計、美術指導、視覺效果共6個大獎，是當屆金像獎的最大贏家。可惜，絕對的男主角劉德華那年沒有獲得提名；還好那屆金像獎劉德華投資的電影《打擂臺》獲得了最佳電影。
雖然關於狄仁傑的電視劇作品已經不少，但《狄仁傑之通天帝國》是首部關於狄仁傑題材的電影，劉德華也成為首位銀幕狄仁傑。雖然沒有憑藉本片成為影帝，但劉德華版的狄仁傑還是讓觀眾印象深刻。
作為中國歷史上傳說中的第一神探，劉德華版的狄仁傑有超級的探案能力，邏輯推理能力很強，而且博聞強識，足智多謀，加上能得皇帝重用掌握大權，在那個年代幾乎是無所不能。
《狄仁傑之通天帝國》中，狄仁傑為查案還敢於以身犯險，深入暗無天日的洛陽地下鬼市，取得了很重要的破案線索。這裡面，他在江湖中的關係也對他破案起了很大幫助；雖然身居廟堂，但也結識三教九流的人物，本案的案結赤焰金龜就是他從地下鬼市找到的線索。
因為辦案過程中要歷盡各種好艱難險境，《狄仁傑之通天帝國》的狄仁傑還得會武功，而且還深得先帝唐高宗信任，得到一件神器亢龍鐧，它能聽出對方兵器的破綻，找到弱點，輕易就能把對手的兵器打斷；同時，它是唐高宗賜給狄仁傑的，可以節制武則天，有至高無上的神聖地位，如同後來宋朝故事中「上打昏君下打讒臣的御賜金鞭」，幾乎無敵。
只可惜，《狄仁傑之通天帝國》的結局，狄仁傑也中了赤焰金龜的毒，一見陽光就毒發 而自燃而死，所以就只能終日躲在暗無天日的地下鬼市，之後的續集裡也沒有劉德華了。【不知道未來的《狄仁傑》系列電影中，劉德華的狄仁傑會不會回歸！】