《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。
姚晨 袁弘 李九霄 梁冠华 杨新鸣
范伟 黄渤 刘桦 代乐乐 莫小奇 刘亚津 梁冠华 韩童生
梁冠华 朱嫒媛 徐秀琳
姜文 李保田 瞿颖 刘信义 葛优 李雪健 尤勇智 张艺谋 赵本山 焦刚 梁冠华 李琦 方青卓 杜旭东 傅彪 陈晓花 李强 常戎 张伟平
张子健 王雨甜 柏华力·莫高彼斯彻 沈保平 石兆琪
刘智扬 张子健 姬晨牧 王奎荣
葛优 陈道明 瞿颖 仲星火 张子健 李诚儒 曹力 富大龙 何赛飞 黄宗洛 孙皓
张子健 贺刚 钟卫华 梁林琳 淳于珊珊 龚志学 梁笑 韩含 Han Han 史磊 杨棋珺 杨增元 王心圣
董璇 小小白
董璇
董璇 耿乐 艾如 丹增晋美 马昕墨
佟大为 应采儿 勾峰 柯素云 董璇 陈奕霖 庄庆宁 刘丽 熊乃瑾 王珂达 孙亦沐
徐峥 莫文蔚 胡静 吕中 王耀庆
吕丽萍 濮存昕 李雪健 吕中 张丰毅 宗平 郭宝昌
李治廷 金荷娜 文梅森 刘松仁 吕中 苑琼丹
范伟 陈小艺 赵君 张炜迅 吕中
文东俊 鲍丹 薛祺 宋恺 孙煌辰 须乾
文东俊 薛祺 鲍丹 孙煌辰 须乾
文东俊 鲍丹 薛祺 宋恺 须乾
高发 刘爽 须乾 周迎红 汤振华 温建飞 陈树清 张承好 张平 钱洪亮 倪小京 王红 储蓄 王建成
刘牧 常铖 贺镪 宗峰岩 高兰村 刘希媛 何中华 苑冉 舒耀瑄 梁天 刘惠 邵思涵 杨晨 李东瀚
谭松韵 宋威龙 张新成 涂松岩 孙铱 何瑞贤 安戈 苑冉 张晞临 杨童舒 宋芳园 郝文婷 刘金龙 王薇 郁子阳 胡宇 崔尔康 小葱花 徐崴罗 萧李臻瑱 陈馨妍 薛淑杰 赵培琳 王子瑜 马杰 赵刚 潘婕 周波 陈笑含 谢雨桐 梅凌甄 吴栩栩 杨志玲 何雪晴
张子健 梁冠华 曲栅栅 苑冉 须乾 戴云霞 严燕生 刘亚津 傅隽 赵志刚 王心圣
陈星旭 李兰迪 陈牧驰 何宣林 周历杰 秦天宇 丹增晋美 戴蕥琪 白妤霏 王丽娜 曹博 蒋潇林 陈思澈 夏铭浩 胡然 苑冉
黄磊 谢娜 孙天宇 关悦 王晶
董璇 谷嘉诚 韩栋 关悦 萨顶顶 张沐兮 苏小玎 何花 袁家欢 景岗山 付宏声 王蒙汉 吕艳蓓 朱近桐 权沛伦
宋丹丹 佟大为 关悦 郭家铭 刘一含 徐百慧 杨昆 马少骅 汪洋 范明 蔡宜达 王策 崔浩博
王灿 曾安琪 齐千郡 沈世朋 周明增 贺镪 王嘉晖 马启慧 陈涛 李肖宁 乌日根 关悦 刘广厚 孟月英 李铁军 袁曼芬 郭军 张如君 张静东 张瑞珈 杨子炫 张家俊 王瑜 张丁懿 姚卓君 阴奕彤 刘苏 关少曾 刘奕宏 文忠 于子宽 董可飞 米杨 宋芮宁 张波 王小红 赵芙丽 戚一鸣 毕瀚文 李军
孙红雷 辛芷蕾 曾舜晞 蒋依依 刘敏涛 涂松岩 杨玏 檀健次 林熙越 常玉宏 康可人 卡蒂·卡鲁索 邢岷山 孔琳 曲栅栅 张书维 崔奕 王钢 史蒂芬·伯格丁 邱政政 冯晖 大卫·雷登
白敬亭 吴倩 倪大红 李建义 杨新鸣 吴冕 高鑫 谢兰 杨青 沙景昌 王丽云 曲栅栅 白志迪
宋茜 陈妍希 陆毅 经超 孙坚 潘虹 吴冕 梁天 岳红 孙宁 杨青 施京明 曹征 田岷 白志迪 王丽云 姜瑞霖 宗平 张可盈 李依晓 曲栅栅 迟嘉 丁洋 崔绍涵 许龄月 淮文 曹克难 闫勤 罗奕 岳以恩 吴晓东 谭峰 李丽虹 金铁峰 冯瓅 张琪 鞠江 吕鑫
梁冠华 吕中 张子健 须乾 祝延平 钱雁秋 蒋欣 彭丹 刘爽 姜晓贝 严燕生 赵军凯 张树平 韩振华 赵志刚 韩继明 李世龙 贺松寿 梅志刚 孔庆子 李海峰 卢明 陆继东 夏志平 韩木墩 潘耀初 符学斌
张子健 淳于珊珊 曲栅栅 于震 韩含 梁凯 张树平 靳德茂 钱雁秋 戴云霞
朱袁员 张树平 丁勇岱
梁冠华 张子健 曲栅栅 须乾 严燕生 吕中 苑冉 李俊琪 刘蕾 戴云霞 铃木美妃 郑诚 傅隽 李士龙 王心圣 钱雁秋
张子健 曲栅栅 苑冉 淳于珊珊 钱雁秋 王心圣 黄小瑜 梁凯 张宏震 韩继明 苏刚 杨增元 于连伟 应强 杨应华 韩含 方越龙 康楷 白涛 李俊琪 高秋山 李元勇
王鼎 程放 弭金 张哲旭 杨舒维
黄维德 沈晓海 刘添月 路晨 何琢言 萨得瓦·协塔贡 陈继铭 汤镇宗
宋伊人 王佑硕
李宏毅 赵露思 吴俊余 姜嫄 盛蕙子 刘怡潼
张雪迎 毕雯珺 郭品超 代斯 林妍柔 郭笑天 毛方圆 李雨洋 春雨 李欣燃 施南 张冕宸
黄玮 牛宝亿 叶啸秋 闵文 陈南 纪志钧
张国立 闫妮 高晓菲 高玉庆 谭洋 刘立 初俊辰 周建鹏 孙铱 樊昱君 曾肖龙 朱怀旭 孙岚 郑业成 郑强
赵文卓 王艳 蒋勤勤 刘锡明 邢岷山 于莉 刘信义 陈昭荣 杨丽雯 胡佩莲 董洋 刘权 周浩东 周国栋 常汝言 林以政 杨冬 温海波 叮当 胡佩琏 李鸣 侯煜 胡亚恩 周宇枫
安泽豪 邱心志 李修贤 王奎荣 江琳琳
黄晓明 张佳宁 于谨维 菅纫姿 艾晓琪 李强 于洋 耿长军 赫子铭
陈凯颖 杨剑勐 叶语霏 吴美仪 雷小米 梁壁荧 卢家勇 魏青年 傅力璇
王鹏 李星昊 何李帅克 孙睿哲 刘兆鑫
演员：王鼎 程放 弭金 张哲旭 杨舒维
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演员：黄维德 沈晓海 刘添月 路晨 何琢言 萨得瓦·协塔贡 陈继铭 汤镇宗
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演员：宋伊人 王佑硕
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