《古城谍影》是一部由乔梁和王庆勇导演的国产剧，主演马跃、陈数和刘威葳。故事发生在1949年夏秋之交，新中国即将举行开国大典。在边防重镇丹城，国民党特务活动猖獗，企图颠覆新生的红色政权。
徐程冬是一位侦察英雄，在前线凯旋归来后被派到丹城市公安局负责特务清查工作。他遇到了贺芝圆，一个暗恋着他并得到师长支持的女孩。然而，在刚进入丹城不久后，徐程冬所在的车队遭到匪徒伏击，并导致公安局长贺群山牺牲。他临终前把女儿托付给了徐程冬。
此时，徐程冬内心非常矛盾。因为他曾与假扮夫妻身份的葛茵红产生过爱情，在上海担任地下联络员时失去了联系。为了不辜负师长对他的期望，并照顾孤苦伶仃的芝圆，徐程冬最终答应了这门亲事。他全身心投入到侦察工作中，暂时忘却了内心的痛苦。
然而，命运弄人，徐程冬的昔日恋人葛茵红意外出现，并再次成为他的战友，协助他开展特务秘密自首工作。天真无知的芝圆对此一无所知，在即将成为新娘的幸福中沉浸着。她完全不知道徐程冬和葛茵红之间隐藏着酸楚与秘密。
葛茵红让徐程冬忘掉彼此先前的感情，专心去爱芝圆。徐程冬最后一次拥抱了她。在新婚之夜，徐程冬喜怒交加，在酒精作用下被特务谢博天等人绑架。敌人对他施以严刑拷打，并逼迫他交出自首特务名单。
同时也向性格脆弱的贺芝圆揭示了徐程冬和葛茵红曾经隐瞒过她们感情秘密。期间已经自首的几名特务接连被杀害，七仙这个特务头目时隐时现，操纵着丹城特务的破坏行动。
数日后，受伤的徐程冬和贺芝圆被人发现在山林中。贺芝圆因伤势过重不治身亡，在临终前留下遗言，决不让徐程冬为她送行。芝圆临终前的表现令人百思不得其解，徐程冬被怀疑为出卖情报的叛徒，并调离了侦察科。
钱明涛接替了他的职位继续进行特务调查工作。一系列事件发生后，葛茵红对徐程冬产生了怀疑。在调查过程中，钱明涛邂逅了貌似单纯实则隐藏特务身份的骆春忆。两人心怀鬼胎但逐渐萌生爱意。
骆春忆的母亲叶淑珍早年失去一女，担心与钱明涛有近距离接触会给女儿带来危险，并多次阻挠二人。
葛茵红利用自己丰富的侦察经验成功截获了特务发送的电波。令她惊讶的是，藏着特务秘密电台的屋子里竟然走出了她多年失散的母亲和姐姐。
为了洗清自己冤屈，揭露隐藏在公安系统中的特务，徐程冬不顾外界压力，独自进行秘密调查。垂死挣扎中，七仙下达命令，在开国大典前夕发动破坏丹城的行动。隐藏特务加快了破坏行动进程。
徐程冬将如何洗清自己的冤屈？谁才是最隐蔽深入的七仙？敌人能否成功破坏行动？一系列扑朔迷离事件使得敌我双方陷入重重迷雾之中……