狄仁杰之通天帝国》故事层层展开，剥丝抽茧，引人入胜，完全可以用缜密来形容。电影画面优美，节奏明快，动作设计创新精采，却充满浪漫的美丽诗意，是徐克近年最佳作品之一。《通天帝国》打开了视野，神秘诡秘的侦探题材、大气磅礴的神都景象、精彩纷呈的动作场面，开创中国古装大片新局面。片中的怪力乱神，奇幻元素让人大开眼界，鬼市一段让人瞠目结舌，傀儡现身，诡异程度前所未见，裴东来与上官静儿双斧软鞭面对傀儡妖力几乎自相残杀一段，相当炫目。最好看的情节是上官静儿试探狄仁杰那一段。最让人心酸的情节是裴东来的悲惨结局。最刺激的情节是鬼市追逃一段。最大气磅礴的镜头是通天浮屠倒塌一幕。故事越到后面越精彩，结局合理，画面视野辽阔，色彩丰富，视觉效果刺激。
《狄仁杰之通天帝国》的侧重点既不是历史也不是武侠，而是悬疑。何况狄仁杰本就是中国古代的一名神探。即为神探，又是侦破自焚疑案，抽丝剥茧的分析自然少不了。在狄仁杰的侦破过程中存在着较多的暗线。自焚真相揭露并不很难（尽管其科学性值得质疑），但辨析幕后的凶手却颇为费解：心怀篡位野心的王爷?神出鬼没以鹿代言的国师?还是为达目的不择手段的武则天自己的烟雾弹?何况还有一个到底是谁想让狄仁杰死的问题。电影中的三个分叉交待确实在某种程度上制造了强烈的悬疑色彩。整体上的叙事能够把握住了悬疑侦破片的节奏，结合紧张的打斗场面，让侦破过程显得惊心动魄。在案情本身的推理逻辑上，电影中几个前后呼应的情节也点得相当精彩，其中包括上官静儿的易容术以及通天浮屠内含的惊天阴谋。导演打造出扣人心弦的悬疑气氛，配合步步为营的剧情发展，随处埋下伏笔布下暗线，致使影片疑窦丛生，从头至尾都弥漫着浓重的诡异气息，颇给人以惊悚片的观感。
《狄仁杰之通天帝国》把故事野史化和魔幻化。魔幻景观是其的一大卖点。服装上，徐克依然追求敦煌式的风格，让人物有复古和飘逸的感觉。李冰冰、刘德华等演员身上的服装打斗起来给人以极佳的视觉延伸。影片布景也竭力追求一种真实感。从马鞍上的图案到通天塔里的咒符，都给人以复古的真实感。作为影片重要道具的武则天通天像也蔚为壮观。在特效的映衬下，巨像内外都给人以大气磅礴的感觉。电影手法上，徐克也引入了不少舶来品。影片开场后，武则天与狄仁杰在校场笑里藏刀的对话配合比武场面，以及古都的场面都是在向雷德利·斯科特的《角斗士》致敬。鬼市的场面，以及汪驴变脸是在向《哈利·波特》致敬。而随后船上冒险则借鉴了《加勒比海盗》的不少精华。竹林里的行刺场面则借鉴了《十面埋伏》。徐克并未简单抄袭模仿，而是将这些元素融入影片，学为己用。
