武则天欲立侄子武三思为皇太子，询问宰相们的意见。狄仁杰道：“我看天下人都还思念唐朝恩德，若立太子，非庐陵王（武则天第三子李显，即唐中宗）不可。”武则天大怒。后来，武则天做了一个梦，便让狄仁杰解梦。关于这个梦，史籍记载有两种说法：
武则天梦到自己下双陆（古代一种棋盘游戏），却始终不能赢。狄仁杰道：“双陆不胜，是因为没有子了，这是天意在警示陛下。太子乃是天下根本，根本一动，天下就危险了。”
武则天梦到一只大鹦鹉，两翼全部折断。狄仁杰道：“武是陛下的姓氏，两翼是指二子。陛下现在只有庐陵王、相王（武则天第四子李旦，即唐睿宗）二子，只要起复二子，两翼便能振作。”
狄仁杰解完梦境，又道：“太宗皇帝栉风沐雨，亲冒矢石，方才平定天下，传于子孙。先帝将二子托付于陛下，陛下现在却要把天下移交给外姓吗？况且，姑侄与母子哪个关系更亲近？陛下立儿子为太子，千秋万岁后可以配享太庙。若立侄子，从没听说有将姑姑配享宗庙的？”武则天对此很不高兴，道：“这是朕的家事，你不宜干预。”狄仁杰却道：“王者四海为家，天下的事都是陛下家事。君王是元首，臣下为四肢，犹如一个整体，况且臣忝任宰相，怎能不管呢？”
后来，武则天逐渐醒悟，派使者前往房州，将李显秘密接回洛阳。她将李显藏在帐后，然后召见狄仁杰，故意说起庐陵王之事。狄仁杰恳请意切，以致哭泣不止。武则天便将李显唤出，对狄仁杰道：“朕现在将皇太子还给你。”狄仁杰叩头跪拜，又道：“太子回朝，但却无人知晓，人言纷纷，如何才能让人相信呢？”武则天便先将李显安顿在龙门，然后按礼节迎回宫中。满朝文武、天下百姓无不欢悦。
但李显对狄仁杰却稍显凉薄。一次，武则天在三阳宫病重。狄仁杰为了巩固李显的太子之位，趁机建议让其监国，最终因大臣的反对而未能实现。李显复辟后，方才知道这件事。他对宰相杨再思道：“人臣事主，必在一心。天下岂有皇帝刚刚得病，就让太子监国的道理。这是狄仁杰在树立私惠，想趁机讨好我。”
