1937年11月，上海沦陷，落入日军之手，以魏大宏、林秋月为首的我地下党组织转入地下工作。1941年，日军在上海启动绝密的“蝎美人计划”，意图利用“伪钞”扰乱我国金融市场，并借机大肆掠夺我国珍贵的文物古籍等。以魏大宏、林秋月为首的我党行动小组，秘密行动，一举粉碎了敌人的秘密计划，夺回了被掠夺去的文物古籍。林秋月的同胞妹妹林秋云，原本是军统的学员，受到大姐林秋月的感召，和军统教官周天昊一起脱离军统组织，加入了魏大宏和林秋月的行动小组。在一次战斗过程中，林秋月不幸牺牲，林秋云则在完成任务以后，带着姐姐林秋月的遗愿，和教官周天昊一起北上参加了新四军。若干年后，经历了战场炮火洗礼的林秋云和周天昊两个人，成长为我新四军优秀的指挥员。
《灰雁》全方位展示了张健英雄作品制作的新突破、新高度。有别于他以往作品中《雪豹》等战争英雄题材，《黑狐》等抗战男特工题材，《灰雁》将镜头对准了女特工林秋雁，以她的视角纵览全局，一举打破了谍战剧被男性“主宰”的传统观念。
