電視劇《孤雁》講的是共產黨情報員孤雁失憶後尋找自我，和敵人鬥智鬥勇的故事。孤雁李梅作為共產黨情報員潛伏在國民黨多年，已成為國民黨保密局重要成員。
李梅執行任務時發生意外，甦醒後失去記憶，忘記了自己是共產黨情報員的事情。國民黨高階領導胡一夫一直懷疑李梅是共產黨，但始終找不到證據。
孫立德等人懷疑李梅在抓捕共產黨時故意放水，因此對李梅嚴刑拷打，要李梅承認自己是共產黨，但那時的李梅已經受傷失憶了，一點都不記得以前的事情，受盡酷刑也沒有承認，國民黨為了安撫李梅家人，主動給李梅升職。
這次李梅失去記憶，忘記共產黨身份，只知道自己是國民黨保密局成員，自然一心一意為國民黨做事，國民黨看到了李梅的忠心，暫時相信李梅不是共產黨。
共產黨方面為了喚醒李梅記憶，特意設計了一出共產黨情報員叛變的戲碼，李梅大受刺激，果真想起了以前的事情。李梅悄悄和共產黨恢復聯絡，準備吸納中央陸軍大學戰術教官高峰加入共產黨。
由於國民黨保密局南京站站長鬍一夫一直懷疑李梅，從未放棄過對李梅的監視，所以共產黨準備吸納高峰的事情也被國民黨知道了，國民黨不允許高峰加入共產黨。
李梅和高峰幾經生死，建立了深厚的革命友誼，但高峰的拜把子兄弟吳軍生因迷戀高峰前女友林小曼，出於嫉妒心理和高峰反目成仇，加入軍情局，成為高峰和李梅的敵人。
李梅和高峰等人相互配合，殺了胡一夫和孫立德等人，帶走了革命人士，高峰帶領群眾正式起義，共產黨打敗了國民黨，南京正式解放。
