古装悬疑推理剧《少年包青天3之天芒传奇》讲述了因坠崖失忆流落边境小镇的包拯在恢复记忆后，得皇命寻找天芒，而最终揭秘自己坠崖之谜的故事。

两年前，包拯（邓超饰）忽接到一封信，便急急离开家园，之后便音讯全无。这些年里，每当有奇案发生，公孙策（赵阳饰）便会赶赴现场，目的其实是为了寻找包拯。因公孙策谙辽语，仁宗（贾一平饰）遂委公孙策为礼部侍郎，前往宋辽边境洽谈议和。在边境小镇，公孙策和展昭（释小龙饰）遇到了大包——失去记忆成为妓院小杂工的包拯。失忆后的包拯傻里傻气，常被妓院里的小丫鬟小蛮（秦丽饰）欺负。妓院老板及辽国大官相继神秘被杀，包拯找到了真凶，真凶欲杀包拯灭口，但他却因祸得福恢复了记忆。
公孙策领着包拯及小蛮回到京城，得仁宗召见。仁宗邀得东瀛高僧至中土论道，派包拯代替自己前往参神。东瀛高僧带来了神武天皇传下的三大神器，有传闻神武天皇，正是当年被秦始皇派往东海寻找神仙的徐福。守护三大神器的僧人相继被杀，包拯终破了此案，同时，亦参悟出三大神器的秘密。原来，内里藏有一地图，可寻到宝物天芒。仁宗认为天芒很可能就是徐福当年给秦始皇炼制的长生不死药，包拯得皇命寻找天芒，遂领着小蛮、公孙策及展昭上路了。
路途中，包拯等人结识了占卜姑娘小风筝（杨蓉饰）、庞太师之子庞统（何中华饰）和谜之少女若水（韩晓饰）等人。最后包拯才发现，这一切好像都是一个圈套，不管是自己的失忆，还是心之所系的小蛮...