谍战古山塘是一部根据真实历史背景改编的传奇故事。故事发生在1938年秋,当时中国抗日战场形势严峻,汪伪政权逆流嚣张。汪精卫的秘书赵志鹏因不满汪的卖国行径,携带重要文件出逃,并在受伤后藏身于苏州首富郁府。日本特务闻讯后,策划了险恶阴谋,而国民政府则制定了“虎丘行动”,旨在打击日本侵略者并严惩投敌汉奸。军统派出特工梅玲和“军统之花”燕临风潜入苏州,但行动被日伪察觉,双方特工在古老的山塘街上展开了一场没有炮火的战争。
中共特情部门获悉了“虎丘行动”的内幕,并得知汪精卫一伙掌控的国民党中统曾在革命根据地编织了一张名为“深山老妖”的间谍网。为了挖出这批埋藏在根据地的汪伪特务,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。傅一飞与燕临风之间有着复杂的情感纠葛,燕临风的姐姐数年前为掩护傅一飞牺牲,而燕临风因不明真相对傅耿耿于怀。
在执行任务的过程中,郁府掌门人郁老爷为了保护重要文件,故意“诈死”。然而,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,并探知了郁老爷的“诈死”内幕。傅一飞识破了“灰鼠”的真实面目,并在关键时刻揭露了他。
同时,燕临风在执行除奸任务时多次刺杀大汉奸吴伯斋,但都被傅一飞阻挠。两人因误会和立场不同而矛盾激烈。然而,在历尽艰辛、浴血奋战后,他们逐渐理解了彼此的使命和牺牲。
军统高层得知傅一飞的真实目的后,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。危急时刻,梅玲过去的恋人、现为傅一飞的中共上司黄志新挺身而出,用自己的生命唤醒了梅玲的良知。梅玲和燕临风决定弃暗投明,与傅一飞联手,终于从吴伯斋身上获取到了间谍网的名单。梅玲与吴伯斋同归于尽,而燕临风在得知姐姐牺牲的真相后,与傅一飞冰释前嫌。
日伪因一系列失败而恼羞成怒,滥杀无辜并威逼傅一飞和燕临风投降。为了维护民族的尊严和老百姓的生命,傅一飞和燕临风在绝境中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炸毁了满载日本军官战地参观团的车队,狠狠打击了日本侵略者。
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。根据地在接到间谍网名单后,迅速破获并肃清了埋藏在根据地内部的全部汪伪特务。