《谍战古山塘》是一部在真实历史背景下的传奇故事， 1938年秋，中国抗日战场节节败退，汪伪逆流喧嚣尘上，形势岌岌可危。汪精卫秘书赵志鹏不满汪的卖国行径，携带大批重要文件出逃，在遭日本特务追杀受伤后藏身于苏州首富——苏绣大家郁府。无孔不入的日本特务闻得气息后，制定了极为险恶的阴谋，国民政府为了打击日本侵略者的嚣张气焰、制定了严惩投敌汉奸的“虎丘行动”。军统派出得力干将梅玲和号称“军统之花”的燕临风等潜入苏州。不料，风声走漏，日伪早已派出大量特工，围剿潜入苏州的军统特工。风云际会，险象环生，一场没有炮火的战争在古老的山塘街上打响了。

中共很快获悉了“虎丘行动”的内幕，同时得知早在抗战前夕，汪精卫一伙掌控的国民党中统在我革命根据地曾编织了一张庞大的代号为“深山老妖”的间谍网，而这张“网”只为汪精卫和伪省长吴伯斋等少数几个要员掌控。更为严重的是，目前这批特务已为日伪投降势力操纵使用。为了挖出这一批埋藏在革命根据地的汪伪定时炸弹，同时也为了表示联合抗日的决心，中共特情部门，迅速行动，计划从吴伯斋入手，破获间谍网，并协助军统完成“虎丘行动”。中共派出了代号为 “银狐”的精干特工傅一飞等人暗中协助“军统之花”燕临风，屡次使她化险为夷。燕临风的姐姐是傅一飞恋人，数年前为了掩护傅一飞而不幸牺牲。

此事因燕临风不明真相而对傅耿耿于怀，拒绝与傅一飞合作，使得“虎丘行动”和傅一飞的使命更显困难重重。在此同时，面临日伪多次的利诱威逼，郁府掌门人郁老爷为了保护汪精卫秘书赵志鹏临死前留下的重要文件不落入敌手，故意“诈死”。怎知螳螂捕蝉、黄雀在后，代号“灰鼠”的日本间谍李探长利用郁家小姐子墨的善良无知，骗取了她的爱情，探知了郁老爷的“诈死”内幕。正当“灰鼠”得意之时，但他的狐狸尾巴已被傅一飞识破。傅一飞巧设圈套，在关键的时刻揭露了“灰鼠”的真实面目。在残酷的事实面前，生性懦弱的子墨亲手杀死了“灰鼠”。执行除奸任务的燕临风多次刺杀大汉奸吴伯斋都被傅一飞阻挠，她大惑不解。因傅一飞肩负特殊使命，由于在当时的形势下他不能向燕临风详细解释，导致两人的矛盾激烈到了白热化的程度。

历尽艰辛，浴血奋战的傅一飞和燕临风在即将完成“虎丘行动”之时，又一个巨大的阴谋向他们袭来。军统高层获悉傅一飞除了要在汪精卫秘书身上获取情报外，更重要的是为了在大汉奸吴伯斋身上打开缺口，寻找中统在抗战前夕布下的“深山老妖”间谍网。一贯坚持反共的蒋介石和戴笠都知道，这个潜伏在中共革命根据地内的间谍网，目前虽为汪伪所掌握，但抗战结束后将是他们进行反共政治斗争的重要工具，他们极不愿意这个间谍网被中共破获。

为此，军统头目戴笠下令让“虎丘行动”小组组长梅玲抢先争获间谍网并将傅一飞除掉。正当危急之时，梅玲过去的恋人、现为傅一飞的中共上司黄志新挺身而出，向梅玲她们晓之以理、动之以情，并且在梅玲和燕临风被日伪特务包围之时以死相拼。他用自己的生命唤醒了深藏在梅玲心中的良知，使梅玲和燕临风决定弃暗投明，她们和傅一飞一起联手，终于从吴伯斋身上获取到了间谍网的名单，而梅玲却与吴伯斋同归于尽。

此时，燕临风知道了自己的姐姐是中共党员，是为了掩护傅一飞而英勇牺牲的真相后，她与傅一飞冰释前嫌，并向傅一飞敞开了爱的心扉。一系列的失败使日伪恼羞成怒，他们滥杀无辜，以普通百姓为人质，威逼傅一飞和燕临风投降并交出情报网。为了维护民族的尊严和老百姓的生命，傅一飞和燕临风在寡不敌众、身陷绝境的时刻，傅一飞智勇双全，以无比的毅力，杀掉了狡诈阴险的日本文化特务头目石原太郎。

同时，中共地下组织人员用炸弹将满载日本军官战地参观团的车队炸毁，狠狠打击了日本侵略者，使侵略者付出了惨重的代价。最后，在爱国正义人士的帮助下，燕临风将身负重伤的傅一飞救出。同时，根据地在接到中共地下交通员送达的间谍网名单后，以迅雷不及掩耳之势，一举破获并肃清了埋藏在根据地内部的全部汪伪特务。