江河之上耿念（袁文康饰）和罗远（高伟光饰）两位法官因一起农民状告化工企业排污的环保案件而相聚，并通过此案认识了公益律师夏未冬（陈数 饰），三人通力合作，在环保案件的审理中进行了一次有益的探索。极天公司倾倒废碱液，造成大江市全城断水。案件审理中，耿念、罗远引入了人民陪审员，让案件得到了妥当处理。因为表现出色，耿念、罗远进入市环境资源审判庭工作。金盟水务公司往长江偷排污水，众人排除干扰，不仅惩治了污染责任人，开出了巨额罚单，还开创性地判定让企业承担环境修复责任。友成渔业使用绝户网工具在长江大肆捕捞，破坏了水域生态，耿念率众顶住该公司背后黑恶势力的阻挠，最终做出了公正审判。为推动长江流域生态保护和修复，耿念等人一直在探索前行着。
2005年，充满昭和时代怀旧情调、讲述庶民平凡生活故事的《永远的三丁目的夕阳》，在日本掀起了一股感情狂潮，并横扫了当年日本电影各大奖项，两年后，该片原班人马再次制作出的续集作，再度赚了一把泪水。而就在《永远的三丁目的夕阳2》在刚日本上映的时候，一部名为《怪人二十面相传》的影片向媒体曝光了制作计划，这部影片的背后，正是《永远的三丁目的夕阳》系列的制作团队——日本电视台与日本著名的电影制作公司ROBOT。
《怪人二十面相传》的舞台设定在昭和时代的1949年，虽然电影中的故事采用的是虚构的城市，但是片中的昭和情调十足，并且，大量的动作戏是影片最大卖点。正如片名所示，《怪人二十面相传》围绕着日本人尽皆知的黑暗英雄·怪人二十面相而展开故事的。
日本推理小说的鼻祖人物、曾创造出“大侦探”明智小五郎的文豪江户川乱步，从1936年开始的26年间，创作了赫赫有名的《少年侦探团》系列小说，这一系列小说中，除了明智小五郎之外，还有一个来历不名、专门盗取富贵人家宝物、人称“怪人二十面相”的江洋大盗，作为明智小五郎的劲敌，一齐扬名日本。传说他拥有20张不同的脸，并且可以自由变幻，每次行窃前，他都会向警察发出预告单，然后按预告单上的时间准时出场，在严密戒备中，变戏法般地在人们面前盗走宝物，并轻松逃离现场。
在还没有电视的时代，《少年侦探团》迅速成为老少咸宜的热门读物，“怪人二十面相”及其所在世界，令每一个读者为之着迷。如今，在《少年侦探团》诞生70年后的现在，有着“1亿个读者”的国民虚幻角色“怪人二十面相”，终于登上大银幕了。
1989年，剧作家北村想发表的《怪人二十面相传》，立即引发了话题。乱步的原作将重点放在了能随时改变容貌的特技上面，而北村从另一个角度去捕捉二十面相的故事，令不少乱步迷也沉浸其中。北村从孩提时代起，就一直想象着二十面相平时究竟在干些什么呢，成年后就写了这么一本小说，能够被搬上大银幕，他感到很兴奋。
在将《怪人二十面相传》搬上银幕之前，制作方对原作小说做了几处修改。比如，小说是以昭和年代的二战前后的东京为背景，在得到原作者北村先生的允许后，为了扩充想象力，电影的背景设置在了未经历第二次世界大战的1949年的日本中一个虚构的城市“帝都”，这一名字源于荒俣宏的小说《帝都物语》，而帝都中富人与贫民阶级差距的现象，则受到了经典科幻作《大都会》的影响。“未经历第二次世界大战”的设定原因在于，东京不少欧式风格建筑在二战中被毁了，但导演希望影片中能出现这类风格的建筑。虚构的背景使得影片的开篇有着将观众带入故事中的重要任务，工作人员也在此花费了相当大的心血，为大家展现出幻想中的帝都美丽的街景，一个从天空俯视整座城市的镜头，邀请观众来到帝都世界。
本片的导演兼编剧是曾凭借日英合拍片《弗吉尼亚》（1992年），在东京国际幻想电影节获得ABOITIZ大奖的女导演佐藤嗣麻子，佐藤的导演作品并不多，她更多时间在为电影、电视剧创作剧本，06年的热门电视剧《不公平》的剧本就出自佐藤之手。日本有名的专为动画及电影制作特效的制作公司“白组”，负责《怪人二十面相传》VFX特效制作，“白组”虽然为真人电影制作特效的时间只有短短十几年，但是他们为《永远的三丁目的夕阳》一片打造出的精美的画面，令“白组”成为日本VFX技术界首屈一指的代表性团队。“白组”的成员之一、《永远的三丁目的夕阳》的导演山崎贵，也同样出现在幕后阵容中，他与佐藤是同班同学，并协助参与了《怪人二十面相传》的剧本创作以及VFX特技，片中帝都塔以及飞艇的VFX的其中一部分，就是由山崎亲手完成设计的，他不仅参与了部分台词的修正，山崎还在剧本的最后一页，写了一句鼓励人心的话：“好戏开始了”。
负责VFX特效的“白组”，为了重现昭和三十年代的街景，花费了三个多月的时间。从海湾沿岸，到下层阶级住宅区、工厂区、市中心等，共划分了五个区域展开工作。出现在镜头中的大厦等建筑物，全部是用VFX一栋一栋建造的，所有加起来有上万栋。此外，还有马路上的轨道、空中的飞艇及自动旋翼飞机等，这些都将出现在电影的开篇中。佐藤导演很有信心称，《怪人二十面相传》的特效将大大超越《永远的三丁目的夕阳》系列。
影片主角的扮演者是六年未出演日本电影、08年3月凭借《死神的精度》回归日本影坛的亚洲人气偶像金城武，他在拍片时经常有即兴表演，比如说为白鸽医病、烧白薯等戏份及对白，都是他想出来的。尤其是为白鸽医病，拍片的时候，金城武根本没提到拍《赤壁》时已经用过白鸽了，后来佐藤导演看到《赤壁》后大笑“原来如此啊”，但不久，她又明白了原来《怪人二十面相传》中白鸽的设定是先于《赤壁》的。
日本代表性女演员、女歌手之一松隆子，担当女主角，同是与怪人二十面相“活”在同一时代的“名侦探”明智小五郎，由身材高大的演技拍男星仲村亨饰演。此外，国村隼、高岛礼子、本乡奏多、今井悠贵、益冈彻、鹿贺丈史等性格明星的参演，为本片构筑了超华丽卡司。
影片中有不少平吉抱着叶子，吊着钢丝在街上飞来飞去的动作场景，扮演者金城武与松隆子亲自上阵，挑战动作戏。而控制钢丝的动力，是由人力加上机器共同完成的。曾在中国、香港等地拍摄过不少影片的金城武，称《怪人二十面相传》用来拍摄动作戏的道具，有很多都没见过，非常钦佩日本动作戏工作团队的高水准。佐藤导演参考了《007大战皇家赌场》中的“重力感十足”的动作戏，并将源于法国的街头极限运动“跑酷”加入到影片中，还特别请来了两位俄罗斯人的参与。作品中大量平吉攀爬铁塔、跳屋顶等高难度动作，这些全部不能用CG来完成，只能是真人上阵。
片中的怪人二十面相的造型设计参考了《V字仇杀队》中“V”的造型，一直戴着一个面具。金城武扮演的平吉，在表演杂技时穿的衣服是《加勒比海盗》风，他攀爬墙壁时所用到的装置与《蝙蝠侠》的装备有着相同结构，而他所使用带钩子的可伸缩微型绳索，又是与《蜘蛛侠》从手腕射丝的原理一样，不过，佐藤导演在采访中否认曾参考《蜘蛛侠》。预告片里有一个松隆子头戴飞行帽与防风镜，驾驶简易飞机的镜头，她在这里的造型是大友克洋的《蒸汽男孩》中主角造型的简化版。国村隼扮演的源治，为平吉准备了很意思的小发明，令人联想起007身边的Q博士。
影片的结尾放字幕时用到的背景音乐是英国乐队OASIS的新曲，佐藤导演曾在英国留学，92年拍摄《弗吉尼亚》之后不久，OASIS开始在英国流行起来。
