影片票房的成功离不开导演徐克的创作理念革新，他将东方武侠与西方侦探元素相结合，创造出独特的"新派古装"风格。刘德华、李冰冰、邓超等主演阵容贡献了超1.2亿元的粉丝票房，而"通天浮屠"的视觉奇观成为社交媒体传播焦点，带动了约40%的二次观影群体。
作为系列开篇，《狄仁杰之通天帝国》的票房表现为后续作品奠定了市场基础。该片在海外市场同样表现亮眼，在东南亚地区收获2100万美元票房，全球总票房达到5800万美元，成为2010年海外发行最成功的华语电影之一。
这部影片的票房数据不仅刷新了国产悬疑片的商业高度，更证明了中国电影工业在特效制作领域的突破能力。3.06亿元的票房成绩至今仍是狄仁杰系列中最高的单人导演作品票房，其创造的"庙堂探案"类型模式深刻影响了后续十年的古装电影创作方向。