《天衣无缝》改编自张勇的小说《贵婉日记》，本作也是继《一触即发》、《伪装者》后“谍战三部曲”的收官之作。故事背景和《伪装者》相同，时间线稍微提前。
故事发生在解放战争时期。我党特工燕文川（刘小锋 饰）带秘密任务座火车赶赴老家江城，岂料刚刚到家，一场突如其来的劫难让他陷入国共两党斗争的漩涡。由于燕文川直属中共上层领导，江城的地下党组织并不知道他的身份，所以将他暂时扣押，把他交给留苏归来的女干部窦婉茹（黄曼 饰）处理。窦假扮保姆进入燕家，密切注视着燕文川的举动，但老牌特工燕文川怎么会看不出其中端倪，他以不变应万变，而性格冲动的婉茹则常自露马脚。江城军统头子陈恭如（宁晓志 饰）赏识燕文川的才干，在娄海平（任柯诺 饰）引荐下，将燕招入麾下。从此，燕文川开始了与敌人和自已人之间的神秘周旋......
十年浩劫接近尾声，神鬼各归其位。自幼在老北京胡同里长大的韩春明（朱亚文 饰）返城归来，在周转与工作的过程中，还与同院儿的美丽姑娘苏萌（边潇潇 饰）和好哥们程建军（朱铁 饰）发展出一段剪不断理还乱的三角恋情。在程的捣乱和命运的安排下，有情人春明和苏萌的距离越来越远，而他因缘际会拜关大爷（倪大红 饰）为师，靠倒腾破烂中的值钱玩意渐渐发家。此去经年，市场搞活，改革开放的热潮让全国上下起了翻天覆地的变化，大学毕业生苏萌和收破烂的韩春明兜兜转转，若即若离，而程建军对春明的嫉恨与日俱增，时刻要将其彻底打翻。在风起云涌、变化莫测的时代，春明和家人、好友、师父、恋人经历着深彻心灵的碰撞与巨变…
