電視劇《特工任務》主要講述了境外情報組織「夜霧」開發了一款名叫「特工任務」的游戲，游戲玩家在未知情況下就已經開展間諜活動。
高天陽（ 韓庚飾）的表弟黃子誠（ 魏大勛飾）也在玩這款游戲還被「夜霧」盯上了。
黃子誠與 姚瑤（ 李一桐 飾）搭檔完成線下任務，在完成任務的過程中黃子誠發現這個游戲并沒有那麼簡單，後來成為國安的線人。
高天陽與潛伏在特工游戲中的情報人員吳熙（ 周放 飾）互相配合，想要破獲間諜組織的秘密。眾人攜手一起粉碎間諜組織的陰謀。
國安是怎樣一步步的粉碎「夜霧」間諜組織在津海的陰謀？
最開始高天陽抓到一個攜帶涉密文件的間諜，他也是特工任務游戲的玩家。
涉密文件內的資料涉及到津海生物集團的一個項目，高天陽對生物集團進行調查發現于瀟月偷拿實驗標本。
高天陽跟蹤于瀟月發現弟弟黃子誠也被牽連其中，還有一個叫姚瑤的跟他搭檔，他們拿到標本準備飛往曼谷，高天陽他們拿到他們的行李發現標本被調包。
高天陽等人回到生物集團在于瀟月扔出標本的地方發現，在于瀟月撿走標本之前就有人將其調包。
高天陽和吳熙尋著線索發現了這人消失在了監控下，又盯上了一輛可疑的生鮮運輸車，通過這輛車找到了韓杰。
高天陽和吳熙發現韓杰就是「夜霧」的一條運輸線，準備放長線釣大魚。
于瀟月自盡，幸好國安及時趕到，但她只是一枚棋子，知道的很少，只知道威脅她竊密的人代號「教授」。
黃子誠與姚瑤來到曼谷，在這里通過了間諜組織「夜霧」的初步考察，接下來準備給他安排真正的間諜任務，而此時的黃子誠還覺得這一切就是游戲。
黃子誠第二個任務張老闆安排他們去拷取馮博士電腦里面的十張照片。這次任務讓黃子誠發現了游戲的端倪，照片是其次，而優盤里面的病毒程序才是重點，有人遠程竊取機密。
黃子誠沒能完成任務，知道這不是游戲而是真正的間諜任務，逐漸成為國安的線人。而通過這次任務高天陽他們也確認了于瀟月男友石磊的嫌疑。
石磊想要擺脫「夜霧」的控制，想要利用手中的資料與張老闆談判，卻不自量力中了毒，不但沒有保住資料，還差點喪了命。
國安及時趕到石磊被救了回來，他承認他就是「教授」，他的上線是張老闆，但他可以確定張老闆就在津海。
國安監視韓杰發現小月度假酒店對準軍事基地的攝像頭，由此牽扯出了趙軍、市長秘書鄭國賢、市長方永平、陳婷等人。
陳婷當年出國創業失敗，是「夜霧」的余先生幫了她一把。而方永平是因為間諜利用兒子方陸拉他下水。
「夜霧」讓陳婷在方永平的政治庇護下結識各行各業的權貴。
為竊取區間車集團的標底張老闆安排肖逸使用美男計接觸朱言。國安及時干預，保護了國家機密。
肖逸暴露，張老闆接到命令除掉他，國安救了中毒的他，肖逸被捕。
黃子誠成功進入生物集團，一次任務讓「夜霧」發現黃子誠有問題，讓姚瑤暗中調查黃子誠，確認他是否是在為國安做事。
黃子誠只是「夜霧」安排在生物集團的一顆棋子，還有一顆棋子是向陽，「夜霧」利用人工智能拉向陽下水。
黃子誠發現事實真相以后戳破了這個謊言，并且說服向陽讓他自首。
姚瑤發現黃子誠在為國安做事，覺得他騙了自己，聽從托尼指示引黃子誠上船。
托尼將黃子誠控制起來，準備利用他拉高天陽下水，并且安排姚瑤去告訴他這件事。
托尼讓高天陽除掉肖逸換黃子誠平安，還派了姚瑤協助他完成任務。這次任務讓高天陽發現了張老闆的真實身份。
高天陽利用姚瑤成功騙過「夜霧」的人，黃子誠平安回來，但他對間諜組織已經失去了作用。
國安從肖逸那里得知張老闆在生物集團還有一張王牌，而且她還有一個上線「Z先生」。
張老闆與人接頭交接樣本，這也證實了在生物集團內部他們還有人，但這次任務被張老闆發現有國安的人跟蹤，樣本被毀。
周詩琪的事情，冉飛被捕，張老闆徹底暴露，居酒屋回不去，但她還有任務要完成，就是拿到樣本。
張老闆讓高天陽去竊取生物集團的資料，另一邊安排邊博士趁亂偷取樣本。
高天陽與張老闆一起離開并不是真的要打入間諜組織內部，而是想從她的口中得到「Z先生」的身份，張老闆被抓。
而真正打入間諜組織內部的人是姚瑤，她親生殺了黃子誠，徹底獲得了「夜霧」的信任，調回了「夜霧」總部，拿到了周哲一危害國家安全的證據，周哲一被捕。
隨著周哲一被捕，特工任務游戲在中國最大的數據庫被毀，無法向他們提供用戶信息，特工任務中國服務區被關。
黃子誠假死騙過「夜霧」只要姚瑤沒有完成任務他明面上就是一個死人。但他經過這麼多次一線與間諜的斗爭加入國安，偶爾去跟姚瑤交接信息。
「夜霧」組織還沒有完全鏟除，高天陽的戲還得繼續，他明面上殺了人，還幫助間諜竊取了國家機密，還得在牢里服刑。他也借助這個機會，繼續套取周哲一的話，想要知道真正的「Z先生」到底是誰？
姚瑤繼續在「夜霧」間諜組織里面臥底，繼續將功贖罪，她早在「夜霧」利用黃子誠威脅高天陽的時候就已經自首了，之后的行動都是在為國安做事。
本劇最大的懸念就是誰是「Z先生」，他的新計劃到底是什麼？這懸念留得生害怕別人不知道它有第二部似的。
