天授二年(691年),武则天终于发现,自己偏信张光辅妄告,使仁杰蒙含不白之冤。遂知错立纠,把仁杰调回京师,委以重任,擢升地官(户部)侍郎、同凤阁(中书省)鸾台(门下省)平章事(宰相)。长寿元年(692年)春季,武则天的宠臣、酷吏来俊臣罗织罪名,诬告宰相狄仁杰、任知古、裴行本和御史中丞魏元忠、潞州刺史李嗣真等“谋反”。此时,正值武则天改后称周亲登帝位的第三年,她为巩固自己的政权,利用酷吏,大兴告密之风,对唐朝元老勋贵及李氏宗室,横加诬陷,大开杀戒。仁杰等既以“谋反”之名获罪,遂立即遭到逮捕。仁杰被捕下狱后,武氏仍对仁杰谋反之事心存疑惑。她亲命给事中李峤、大理寺少卿张德裕等调查落实,详察仁杰是否确实谋反。岂知张德裕、李峤之流,惧怕得罪酷吏,日后不得安宁,明知仁杰等清白无罪,被诬含冤,却仍附和来俊臣的诬陷不实之词。依据当时所定法条,讯问即承认反者,得免刑死;如不承认,即遭毒刑。来俊臣审问狄仁杰时,仁杰一问即招:“大周建国,万物维新,我是唐室旧臣,谋反是实。”仁杰一刑未受,即承认谋反之罪,于是狱卒不再对他严加防备,等待的只是“报有司徒刑”。那知仁杰机敏过人,一待看守松懈,立即乘机从衣服上撕下一块绸布,写好申冤之状,密藏于冬穿的棉衣之中。然后把棉衣交给狱吏说:“时天方热,请转告家人去其棉。”仁杰的儿子狄光远,为父拆洗棉衣时,发现了申诉状,遂持状上告。武氏闻告立即召见仁杰并问:“既无反事,何故又招反是实?”仁杰回答:“不承认,则吃于鞭笞拷掠。”于是,武氏下令释放与仁杰一案牵涉之人,免于死罪,或贬为地方官,或流放充边。狄仁杰虽免于身死,却从一朝宰相之尊,贬为彭泽县令。