《双栖间谍》以1937年国共第二次合作为背景，讲述中共中央联络部副部长张智彤以中共特派员身份先赴南京，为周恩来与蒋介石的联合抗日会谈做秘密准备。他表面是国民党军政部文职官员，实为潜伏多年的中共地下党员，同时被日伪特务机关怀疑，成为三方角力的“双栖间谍”。

在南京，张智彤周旋于军统、中统、日本间谍与汪伪势力之间，一边传递关键情报，一边掩护周恩来一行的安全。他利用双重身份多次化解危机，却因内部叛徒出卖而暴露。最终，他以生命为代价完成使命，确保会谈顺利举行，为抗日民族统一战线奠定基础。

影片融合谍战、历史与人性抉择，展现隐蔽战线英雄的信仰与牺牲。