《生死谍恋》从林溪在南京火车站看见盛天佑被宪兵带走开始，她本来只是金陵女子大学的学生，每天上课、办报、和同学讨论时局，盛天佑是她的恋人，也是地下党情报员，他临走前把一只口红塞进她手心，说如果三天后我没回来，你就去新街口照相馆找老吴，林溪没有等到三天，第二天报纸就登出盛天佑投敌的消息，同学骂她瞎了眼，组织让她切断联系，可林溪不信，她打开口红，里面是一卷微缩胶卷，拍的是日军清乡计划。剧中出现的主角有林溪、盛天佑、老吴、沈曼、陈教官、周老板、小玉、佐藤、林父、林母。老吴是照相馆老板，实际是地下交通站负责人，沈曼是林溪同学，也是军统特工，陈教官是训练班老师，周老板是商行经理，暗中资助游击队，小玉是盛天佑妹妹，在舞厅做服务员，佐藤是日军情报官，林父是大学教授，林母是家庭主妇。林溪带着胶卷找老吴，老吴让她去上海找周老板，沈曼主动提出同行，两人一路被佐藤追杀，陈教官在苏州接应，小玉在舞厅偷听佐藤谈话，林父被宪兵队带走，林母求沈曼帮忙，沈曼却把林溪行踪卖给军统，林溪在火车上发现沈曼身份，跳车逃走，老吴为掩护她牺牲，周老板把她藏进商行仓库，陈教官带游击队救出林父，小玉用舞女身份接近佐藤，偷出清乡计划完整版。中段最惊险的一场戏发生在上海外滩，盛天佑突然出现，他并没有投敌，而是假意投降潜入日军情报部，林溪又惊又喜，沈曼却带军统包围，原来军统想抢清乡计划向重庆邀功，盛天佑让林溪带胶卷走，自己留下断后，小玉在舞厅点燃窗帘制造混乱，陈教官在码头接应，周老板用商船运送游击队，沈曼开枪打伤盛天佑，林溪回头救他，两人跳进黄浦江，被渔船捞起，沈曼被佐藤怀疑，最终被军统抛弃，佐藤在码头被游击队伏击，清乡计划被公开，日军行动失败。战后盛天佑伤愈归队，林溪继续地下工作，老吴的照相馆重建，小玉离开舞厅开了一间茶馆，陈教官随部队南下，周老板把商行交给伙计，沈曼在狱中忏悔，林父复课，林母加入妇女救国会，佐藤被调回东京受审。后来盛天佑和林溪在上海结婚，婚礼简单，只有战友和老吴遗像，小玉当伴娘，陈教官证婚，周老板送了一对银镯，林父林母坐在主位，沈曼从狱中寄来一封信，上面写着对不起。最后，《生死谍恋》用口红、胶卷和外滩，把谍战爱情写成不能公开却生死相依的信仰，也让人明白真正的潜伏不是骗过敌人，是明明相爱却要装作陌路，还要相信对方一定懂。