《秘密圖紙》是根據同名電影改編的，電視劇版保留了電影中的故事原型，把故事線拉長。特務黑桃Q來到日本，殺死了自己的干爹，再回到大陸，一到大陸就被海防的抓了。公安局截獲了一個情報，情報翻譯后是秘密圖紙。石云審訊黑桃Q的時候，發現黑桃Q能說出自己的原名肖流云，石云很是吃驚。
這是一次“秘密圖紙”的特務活動，共產黨偵查員陳亮和她的妻子他們都在自己的崗位上，和特務們進行抗爭。一邊和特務斗智斗勇，一邊夫妻之間互相合作，對特務們進行清洗。特務們的組織十分龐大，越查越觸目驚心。
陳亮的前妻劉梅是最不像特務的特務，她被抓捕的時候，踩著硫磺想和陳亮同歸于盡，最終沒有點燃硫磺。劉梅被抓，陳亮知道了毛毛不是自己的孩子。但是革命的事業還在繼續，陳亮接到了新的任務，重新潛伏，三年后組織又破獲了一份“秘密圖紙”，一場新的斗智斗勇正在展開。