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《包青天之开封奇案》故事接于《包青天之碧血丹心》之后，共分六大单元《洪州遗恨》、《金玉盟》、《失婴记》、《饕香楼》、《端溪血砚》、《三朵金花》，讲述了包青天如何破案的故事。 该剧于近来城内连续发生命案，包拯（金超群 饰）侦探得知乃杀手之间为掠夺赏金火并所为，而最终目的是刑部要案证人齐英（崔波 饰）。齐英色艺双绝，被江南路都使郑宁（刘韬 饰）奸污，其家人不甘受辱联名上书刑部，被罢官的郑宁百般抵赖其龌龊行径，其胞姐郑太妃（佘南南 饰）闻讯急赴开封阻止包拯行刑。因诏书已下达，仁宗（王皓 饰）为整治纲纪毅然下旨令郑宁命丧虎头铡下。包拯得知端州砚民疾苦，亲赴端州寻访，得知广南安抚使周卫为独吞名贵血砚，竟对砚山村村民展开灭绝人性的屠杀，并将包拯从开封府带来的一干人马也列入了屠杀范围。关健时刻，展昭（何家劲 饰）欲先保包拯逃离端州，但包拯不忍众生灵惨遭涂炭，他率开封府众人与砚山村民对欲行大逆的周卫进行了包抄……
开封府辖区发生两宗命案，两名江湖人物命丧街头。此二人皆因利器刺穿颈椎而死，并且都随身携带一名女子画像。包拯认为此人乃是破案关键，展昭亦怀疑此案与勾荣有关。艾虎出城散心，偶遇一男一女两名行路人，回到府衙发现画中女子便是偶遇的女子。为确保此人安全，包拯派艾虎、张龙和赵虎三人去护送二人进京。原来，男子乃是刑部辖下的九州巡捕罗北，女子是他护送进京的人证齐英。柳府内，柳风对两名杀手的死大为不解，原来皆因其弟柳絮为了赏金，将杀手的讯息告知勾荣所致。罗北、齐英遭到杀手袭击，危机之时艾虎赶到击毙杀手。艾虎留下与二人一同进京，张龙和赵虎回去覆命。包拯得知齐英竟是刑部重案的人证，到刑部求证，却被告知开封府不便插手；另一方面，罗北得知，自己的仇敌勾荣就在京城。
罗北道出勾荣三年前潜入他家，杀死了他的妻子和五岁的孩子。一路行来，齐英对罗北早已暗生情愫。而今，又感同病相怜。齐英道出，自己本是洪州一户寻常百姓家的女子，被当地官府骗至一所院落囚禁。在这里，有多名像她一样及笄未嫁的女子相继遭到奸淫，无一幸免。刑部来查证此案时，被囚女子连同家人竟然全部失踪。只有她被一神秘男子救出，遂决心忍辱负重，揭发歹人罪行；然而，她的家人可能已身遭不测！勾荣来到柳府，要接下灭口齐英这单买卖，否则他就将柳风所派的杀手一一杀掉，柳风无奈只得答应。王丞相告知包拯，洪州案罪魁祸首乃是郑太妃的弟弟郑宁，他决定将此案交由开封府主导侦办。包拯苦于洪州案并无其他佐证，一时愁眉不展。
齐英对罗北萌生情意，但她因自己残花败柳之身而心生怯意。齐英回忆被奸污的惨事，并指出郑宁后背有三颗红痣。齐英回房时看到她当初留给恩公的发簪以及纸条，原来她当初被囚在郑府时被勾荣所救。勾荣担心官官相护会使齐英陷入危机，他带其离开府衙。勾荣与雇凶杀齐英的买主郑宁相见，他向其索要郑太妃的贴身玉佩。获悉恩公竟是罗北的仇人勾荣，齐英错愕不已。
在郑宁的要求下，柳絮设下埋伏欲杀勾荣，谁料行动失败反被杀。罗北终于找到齐英，二人激动相拥。柳风被抓，展昭将其关在开封府大牢。罗北守株待兔等到勾荣，二人激烈交手，受伤的勾荣逃脱。齐英为罗北疗伤，并向其坦白心意。为平息百姓怨言，王丞相命包拯尽快审案。为让勾荣除掉齐英和柳风，郑宁找借口向姐姐索要玉佩，但却遭其拒绝。包拯升堂审案，并传来郑宁。
郑宁否认掳掠奸淫女子，并声称此案是挟怨诬告。齐英在公堂上指认郑宁背后有三颗红痣，无耻的郑宁辩称自己与齐英两情相悦，并将他本人塑造成一个守法的好官员。案情出现转机，失踪女子与其家属的尸体被挖出。惊悉弟弟柳絮遇害，柳风向包拯指证郑宁雇凶杀人，并坦白自己握有郑宁亲笔签发的银票。罗北向齐英表白，二人确定情意。郑宁被关入大牢，古力急忙通知郑太妃。
郑太妃驾临府衙为弟弟求情，包拯为其陈述郑宁罪行。郑太妃深受打击，她亲赴大牢怒斥郑宁伤天害理。为保郑宁性命，郑太妃向皇上求情。皇上意图让包拯赦免郑宁死罪，公孙策提议将其罪行告知皇上。包拯升堂判决郑宁死刑，郑太妃赶来公堂阻止行刑。皇上下旨命包拯依法办事，郑宁伏法于虎头铡下。勾荣抢走郑太妃玉佩，但却被展昭夺回。罗北杀了勾荣，他终于报了家仇。
展昭发现郑太妃玉佩是江湖盟主信物，并怀疑其原主人是上官敬，他将此事禀告给皇上。八王爷告知皇上宫闱秘辛，当年郑太妃为保住亲子，她托御前侍卫上官敬将其送出宫，玉佩是上官敬留给她母子相认的证物。八王爷称婴儿并非先皇骨肉，他怀疑是上官敬之子。八王爷受郑太妃所托将玉佩还给上官敬，他命展昭一路护送。为查清婴儿身份，皇上命包拯以金牌密使身份暗中调查。
包拯一行路过博州，并得知一对夫妻去顺安堂看病后妻子失踪，而丈夫张宏却因杀人被关进大牢。包拯向知州刘泉表露身份去大牢，张宏承认杀人之事。原来顺安堂老板朱桐为逼张宏认罪，他以其妻女性命相要挟。公孙策验尸后发现死者死因蹊跷，包拯再次去大牢，张宏终于坦白认罪实情。公孙策认为朱桐以活人试药毒死人，这才嫁祸给张宏。朱桐派人抓小玉，幸亏艾虎出手相救。
艾虎潜入顺安堂救下张宏妻子，小玉与母亲终于相见。包拯将案件真相告知刘泉，随后派人将朱桐等人抓捕归案，并将张宏释放。展昭护送八王爷前往大名府上官世家，谁料途中慕容紫芸出现欲抢玉佩，幸亏展昭将其打退。为让八王爷将玉佩安全送达上官家，展昭决定向江湖好友求助。慕容松林坚持要将女儿紫芸嫁给上官敬之子上官无咎，不愿嫁人的紫芸意图抢走上官家的玉佩。
得知紫芸去抢八王爷，松林斥责女儿。展昭前往河间府向松林求助护送玉佩，松林与结义兄弟冯文一口答应此事。包拯一行途遇一对自称关九和施施的恋人，在包拯的要求下，公孙策答应救治身患癫痫病的施施。原来关九竟是上官无咎，他因抗拒父亲定下的婚约所以和施施私奔。紫芸自荐护送八王爷，她拜托展昭说服父亲同意此事。公孙策用针灸法治疗施施，并让关九二人同行。
施施不愿与包拯一行回大名府，但为救爱人的关九却答应同行。得知紫芸欲拒绝婚事，松林大怒。展昭劝解松林，松林终于松口让紫芸去护送八王爷，并让冯骐同行。八王爷一行途中遇袭，展昭等人奋力杀敌。冯骐欲将众人安置在风云镖局沧州分舵，谁料抢玉佩之人竟是舵主林震暗中指使。施施不愿拖累关九，她私下离开。包拯与八王爷会合，他将奉旨查婴儿身世一事告知八王爷。
八王爷将上官敬与婴儿的关系告知包拯，并称上官无咎就是郑太妃所生。八王爷不忍再见伤亡，他与包拯商量后决定返回河间府慕容家，并派人邀请上官敬父子前来相见。林震夜闯驿馆夺玉佩，谁料死于展昭等人之手。艾虎猜测紫芸的心上人是冯骐，但却被紫芸否认。展昭将松林向紫芸提出的条件告知冯骐，并劝其仔细想想。艾虎坦言紫芸和无咎订婚之事，并称二人从未见过。
关九找到施施，二人经过考虑后前往慕容家寻找公孙策。得知紫芸与冯骐互相喜欢，关九将真实身份告诉紫芸等人。冯骐对紫芸表白，二人互诉衷肠。上官敬赶到慕容家，他告诉八王爷等人无咎是自己与郑太妃所生。原来当年郑太妃之父为了升官隐瞒事实，他将怀孕的上官敬妻子郑月娥送入后宫为妃。上官敬为了妻子入宫任御前侍卫，他等到月娥生产后便将婴儿抱出皇宫抚养。
在展昭的帮助下，上官敬和松林同意取消儿女婚事，无咎与紫芸各自与心上人终成眷属。八王爷一行即将回京，包拯向上官敬表示会安排好郑太妃之事。包拯面见皇上，并将郑太妃与上官敬一事如实禀报。皇上要将郑太妃禁足在慈安宫，八王爷极力劝阻，但却未果。在包拯的计策下，皇上放郑太妃出宫，使其一家团聚。庞太师收养男童龙龙，并将其认作孙子以延续庞家香火。
开封府辖下各县连续发生幼童被拐案件，包拯等人震怒不已。雷明多次拦截并辱骂百善堂老板洪通，他被关入大牢。包拯询问雷明骚扰洪通之因，雷明指控洪通拐卖幼童。雷明告知展昭自己的经历，他十五年来一直在寻找自己被拐的女儿，并帮助其他被拐儿女的父母寻找孩子。龙龙将自己被拐一事告知丫鬟丁香，丁香劝他称呼庞太师爷爷。听到龙龙喊自己爷爷，庞太师异常高兴。
庞太师带龙龙进宫，庞贵妃异常喜欢乖巧懂事的小侄儿。艾虎将被拐幼童小虎的父母带到府衙，随即包拯带众人前去百善堂认人。小虎父母砸百善堂找到儿子，洪通极力辩解。公孙策猜测洪通被人所骗，他怀疑太康知县许辉与人贩子勾结伪造孤儿证明。太康县善人方杰也在收养孤儿，展昭和艾虎潜入方家发现被拐幼童的藏身之地。艾虎和雷明闯入方家，多名被拐幼童终于成功获救。
包拯一行决定回京，公孙策命艾虎和雷明留在太康县不限手段地审问方杰。被拐幼童被护送到开封，公孙策向包拯提议将幼童暂时安置在百善堂，并贴告示为其恢复名声。艾虎动用私刑审问方杰，并将其各地同伙引至方家抓获。百善堂数名幼童以孤儿名义被朝廷官员收养，左右为难的洪通将龙龙的真实身世告知庞太师。为助被拐幼童寻找到父母，公孙策向包拯建议让雷明负责此事。
雷明奉命为被拐幼童寻找父母，洪通协助他办理此事。包拯询问洪通领养幼童的家庭详情，洪通无奈下全盘托出。得知洪通将龙龙被庞家领养一事告知包拯，庞太师雷霆大怒。获悉龙龙的母亲与祖母来开封寻找孩子，包拯婉言请庞太师将龙龙还给其亲人。庞太师告诉包公除非包公能把大宋律例改写否则休想把龙龙带出太师还给其亲人府丫鬟丁香冒险将龙龙带到开封府，使龙龙一家团聚。在包拯的劝解下，庞太师终于同意让龙龙和亲人回家。
王丞相之女宝琳提出要了解开封府办案过程，包拯只让她了解大致情形。八王爷驾临开封府，提出在此小住几日，重温当年自在生活。八王爷带展昭、艾虎找到饕香楼，却发现此处已分为红绿两家。连续两日在两家试吃，八王爷点出两家各有长短。展昭建议分开点菜合并吃，决定次日再来。宝琳以为八王爷一行有案要办，带手下徐强乔装后分别潜入红绿两家当伙计。
八王爷一行来到饕香楼，红绿两家少东家林川、巧儿均不同意两家菜出现在一桌。得知两家分开乃是两位老东家所定，八王爷只得败兴而归。宝琳在后院偶遇林川、巧儿私会，又暗中探得二人是对苦命鸳鸯。巧儿、林川向父亲进言祈求合并，却遭到训斥。八王爷借公孙策之计，专挑红绿两家缺陷，以引起两家考虑合并。艾虎偶遇宝琳，宝琳将自己在饕香楼所为坦诚相告。宝琳施计，欲促成林川、巧儿相会。
