《长安十二时辰》剧情讲述在上元节花灯大会前夕，有敌人阴谋在上元节制造混乱，靖安司受命调查抓住敌人并阻止敌人的阴谋，为抓住敌人，李必和死囚张小敬联手共同调查此事。
长安十二时辰电视剧故事讲述张小敬出身行伍，后受任为主管侦缉逮捕的官差不良人，长期协调维护地方安全工作，但却因违法被关押于狱中。负责长安城治安的靖安司发现了混入城内的可疑人员，由于张小敬对事发地点人事与地理的熟悉，靖安司特例委派张小敬戴罪立功、侦破此案。经过张小敬的一番调查，发现敌人的阴谋是为了在上元节晚上的集会中制造混乱。距离上元节花灯大会只剩下短短的几个时辰了，张小敬必须在上元节花灯大会前抓住搞破坏的刺客。在调查与追捕中张小敬还发现靖安司中竟然有敌人的内应，在一次次的斗智斗勇中，张小敬终于在最后关头揭穿了背后主谋，阻止了破坏的发生，解救了长安城里的黎民百姓。
本片讲述了底层人民联合起来谋刺最高统治者皇帝的故事。
唐天宝三年，看似繁荣昌盛的长安，实则危机四伏。皇帝怠政奢靡，朝廷腐败，右相林九郎和太子明争暗斗。
十年前，驻守西域的第八团在一场战役中坚守城池，两百多人最后只活下来九个人，其中就包括本剧主人公弩手张小敬和旗手萧规。战争结束之后，他们得知当时朝廷的救援就在战场不远，但时任兵部尚书林九郎却不发兵救援，幸存的九个兵对朝廷特别是林九郎很失望。更可恨的是，幸存的九个兵，回到长安之后，遭到朝廷、地方政府的各种不公正待遇，冤死很多人，包括战友闻无忌。张小敬回到长安之后，本来是长安的不良帅（统管治安的小领导），后因为替闻无忌打抱不平而砍杀上司，被打入死牢。
此时的林九郎已经升任右相，而且深得皇帝宠信，皇帝甚至想要在上元节将皇权交给右相。与此同时，太子党也聚集了一批人，他们秘密规划着新的税法、新的制度，想要重振朝纲、复兴大唐。右相和太子党为了下一代政权而明争暗斗。
九人之中的萧规，绝望之余决定反抗报复，他想要毁灭整个长安，包括当今圣上。于是他改名为龙波，开始了他的宏伟计划。由于龙波的嫉恶如仇、匡扶正义、敢爱敢恨，渐渐地，追随他的人越来越多。龙波的谋刺计划分为一明一暗两条线。明线为利用何孚（太子傅何监的养子）对右相的仇恨，筹措资金，雇佣狼卫，秘制伏火雷，谋刺右相暗线为利用建筑大师毛顺制作灯楼的机会，将伏火雷安插到灯楼中，待到圣人观灯之时，引爆伏火雷，毁灭圣上和长安城。
龙波的计划并不顺利，首先狼卫的出现引起了专案组靖安司的注意，靖安司启用死囚张小敬开始查案。由于靖安司和太子的亲密关系，右相为了夺取皇权，开始关注此案，并且以靖安司启用死囚办案为由，准备弹劾太子。随着侦查的进行，靖安司逐渐发现了明线，即刺杀右相的表象。由于何孚刺杀右相失败，何孚落入右相手中，右相得知何孚和太子有着千丝万缕的关系。刺杀事件被解读为太子幕后主使，想要消灭右相，夺取政权。事情闹到皇帝那里去，皇帝对太子产生误解，以为太子结党营私。
何孚已逝，龙波犹在，行刺计划继续进行。张小敬顺着水渠顺利进入皇城，并进入灯楼破坏了灯楼的机械臂。张小敬的人设始终是长安城的守护者，百姓的守护者。虽然他亲身经历了第八团的孤立无援，幸存者的不公正待遇，但他仍然保有一颗善良的心。因此，他答应靖安司帮忙查案，帮忙阻止行刺计划，无论行刺的是右相还是圣人。
圣人点燃灯楼，幸而张小敬破坏了机械臂，灯楼只是起火并未爆炸，皇帝和百姓得以幸免于难。龙波跟着毛顺大师假借更换材料的名义进入灯楼，并突破城防挟持了皇帝。行刺的动机看似明朗了起来，即萧规为了给第八团兄弟报仇，为了亲口告诉皇帝老儿这太平盛世表面下的人间疾苦，而发起的一场极其隐蔽的刺杀行动。
龙波和张小敬在灯楼相见，张小敬得知自己千方百计想要捉拿的幕后主使居然是自己的患难战友萧规。萧规认为行刺皇帝可以为第八团报仇，可以向皇帝、朝野发出振聋发聩的声音，长远看可以让这个国家更好。但张小敬认为行刺计划会毁灭长安，会伤及无数百姓的生命，而他是长安不良帅，长安的守护者，他要阻止行刺计划、营救皇帝。虽然两人的内心深处都是善良的，但观念不同，谁也说服不了谁。
那天晚上，被挟持的皇帝老儿，离开皇宫，经历了人间疾苦，也许会有那么一点的良心发现吧。萧规不知是被张小敬的所作所为和劝说所触动，还是觉得皇帝经历了这一晚的波折会有所改变，亦或是他对长安彻底失望了。他没有杀死皇帝，反而出门迎战前来救驾的军队，死的何其悲壮，太惋惜了。
继续逃跑的皇帝遇上了真正的幕后大boss，靖安司八品小吏徐宾。虽仅为八品，但其人精通大案牍术，运筹帷幄之中，决胜千里之外，他才是真正的幕后主使。虽有宰相之才，但仕途一直不得志，故利用萧规对朝廷的恨、张小敬对长安的爱、右相和太子的党争等错综复杂之关系，策划了一场惊天动地的刺杀行动。然后准确预测了结局，并提前在终点营救圣人，希望得到圣人的赏识，当上宰相。然而，圣人并不相信徐宾的说辞，觉得他一个八品小吏，只是贪官而已。徐宾恼羞成怒，一举点燃伏火雷，想要和圣人同归于尽。就在伏火雷爆炸的一刹那，张小敬从徐宾手中救过圣人，全剧终。
剧中每个人，没有所谓的对与错，好与坏，每个人都在为自己的信仰而活着。张小敬的信仰是守护长安、守护百姓，即使长安曾经深深地伤害过他。萧规的信仰是恩必报、债必偿，闻无忌曾经帮他挡过刀，他想要为闻无忌报仇、为第八团报仇。靖安司李必的信仰是忠于太子。檀棋和鱼肠的信仰是忠于主人。圣人对皇位的信仰是能者上、庸者下，故多次废黜太子，意图将皇位传给右相。
剧中的暗桩设计太过腹黑，一度刷新我的三观。张小敬是长安的不良帅，嫉恶如仇，为兄弟两肋插刀，他有很多暗桩我可以理解。但是靖安司中的徐宾、报时博士、姚汝能、甚至是通传，个个看着人畜无害，但都心怀鬼胎，实在令人后背发凉。还有那个傻儿子何孚，看似一脸无辜、光明磊落的太子，为了各自的目的，也都干着见不得人的勾当。最令人痛心的是张小敬为了查案，痛杀自己的暗桩小七，那一刻，我的内心是绝望的。为了心中的信仰，张小敬背叛了所有不良帅兄弟，害死了丁老三、闻染、萧规，宁愿我负天下人，也要守护长安。很难说张小敬是一个英雄，但他真的是一个勇者，始终如一地坚持着自己的信仰。每个人都要为自己的选择负责，既然选择守护长安，就要守护它的一切。
全片人物关系错综复杂、明暗线索交织，叙事宏伟、服饰道具布景考究，是国产剧中不可多得的佳作，可媲美冰与火之歌。美中不足的是结尾过于仓促，积蓄了四十多集的情绪得不到释放，让很多人产生“就这”、“这就完了”的感觉。萧规和徐宾的结局太过草率，不太符合人物个性。皇帝经过这个波折，是否幡然醒悟不得而知。右相和太子的结局不得而知。总之结局不完美。
该剧改编自马伯庸的同名小说，讲述了唐朝上元节前夕，长安城陷入危局，长安死囚张小敬临危受命，与李必携手在十二时辰内拯救长安的故事。
