电视剧《古城谍影》讲述的是侦察英雄徐程冬被怀疑为叛徒，为洗清冤屈，徐程冬单枪匹马秘查案情，并最终挖出隐藏在公安内部的国民党特务。

1949年夏秋之交，新中国的开国大典即将举行，在刚刚解放不久的边防重镇——丹城，国民党特务活动猖獗，妄图在我立足未稳，内忧外患之际颠覆新生的红色政权。侦察英雄徐程冬刚从前线凯旋，便奉命来到丹城市公安局，全面负责特务清查工作。不料，刚刚进入丹城，车队即遭匪徒伏击，公安局长贺群山牺牲，临终前将女儿贺芝圆托付给徐程冬。师长贺群山的女儿贺芝圆暗恋着徐程冬，贺群山的老战友——即将担任丹城市市长的高平也觉得二人是天生一对。
徐程冬内心非常矛盾，因为早在上海担任地下联络员的时候，他与假扮夫妻的葛茵红已经产生了爱情。只是由于革命工作需要，两人天各一方，失去了音讯。为了不辜负师长的临终嘱托，为了照顾孤苦伶仃的芝圆，徐程冬终于答应了这门亲事。他全情投入侦察工作之中，暂时忘却了内心情感的折磨。
谁知造化弄人，就在徐程冬和贺芝圆准备完婚之际，徐程冬昔日的恋人葛茵红竟意外出现，并再次成为他的战友，协助他开展特务秘密自首工作。天真的芝圆完全蒙在鼓里，她成天沉浸在即将成为新娘的幸福中，完全不知道徐程冬和葛茵红内心的酸楚。葛茵红让徐程冬忘掉彼此先前的感情，好好去爱芝圆。徐程冬最后一次拥抱了她。新婚之夜，徐程冬悲喜交加，喝得酩酊大醉，被特务谢博天等人伺机绑架。敌人对徐程冬严刑拷打，威逼他交出自首特务的名单，并向性格脆弱的贺芝圆揭开了徐程冬和葛茵红刻意隐瞒的感情秘密。这期间，数名已自首的特务连连被杀，一个代号“七仙”的特务头子忽隐忽现，操纵着丹城特务的破坏性动...