《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。
辛亥革命爆发当日，乔家第五代传人乔映霁自广州来到武昌，亲上战场浴血奋战，成为革命党的一名同盟者。革命成功后，乔映霁即投入晋商票号向银行改制，利用乔家的金融力量和商誉，同山西官府合作重建山西官银号，以实现山西货币统一。没成想，遭到了山西民政长金永，及一心要置乔家于死地的崔望百的算计，二人使尽手段，逼迫乔映霁把山西官银号变成掠夺晋商民脂的工具，试图用这笔黑银资助袁世凯实现帝制梦想。当乔映霁明白，自己推动的银行改制，即将被人窃夺而成为袁世凯开历史倒车的工具时，毅然以牺牲乔家百年基业的决心，策动了山西官银号五千万银子不翼而飞的惊天银案，一举击碎了袁世凯复辟黄粱梦。
白考儿（刘诗诗 饰）是一名电台主播，她曾经有过一段婚姻，但是丈夫不幸去世了。白考儿很久都没能够从丧夫之痛里走出来，直到有一天她邂逅了名叫耿墨池（佟大为 饰）的钢琴家。起初，性格大相径庭的两人之间常常产生矛盾，但随着时间的推移，两人由恨转爱，渐渐产生了真挚的感情。 这段来之不易的感情遭到了白考儿亡夫的哥哥祁树礼（保剑锋 饰）的强烈反对，为了破坏两人之间的关系，祁树礼想出了许多的损招。最终，白考儿和耿墨池在纷纷扰扰之中坚定了选择彼此的信念，可就在这个节骨眼上，耿墨池却被查出患有先天性心脏病，一对苦命鸳鸯这一次要面对的，有可能生离死别。
前缉毒警严谨在卧底贩毒集团调查陈年疑案时，与“似水流年”咖啡店老板季晓鸥相爱。一桩离奇的杀人案却将两人的爱情拖入深渊。真相迷雾重重，而严谨仿佛坠入无尽的黑暗，他和季晓鸥的爱情又将何去何从……
吴奇隆饰演潜伏在日伪机关的地下党员。
刘美丽，一个天真、有梦想的奋斗型女孩。她为了实现成为国际知名设计师的梦想，走上了中国梦想秀的舞台。尽管梦想舞台没能为她转动，却也给她完成另一心愿的机会——呼吁热心人帮她找寻失散的妹妹。然而美丽从未放弃自己的设计梦想，努力投考服装业巨头云想公司，却在云想撞上命中冤家周旋，与其产生了一段剪不断理还乱的关系。当云想与天衣两大服装业龙头的商业大战如火如荼地展开，美丽身不由己地卷入其中。随即其身世谜团被逐步发现，无奈置身其中的美丽却始终坚持着她的梦想，用她有如天使一般的心灵影响着周遭的人们，当所有浮华褪尽，是如钻石般璀璨的梦想照亮前路。
