《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。
从小，楚仁（姜东元 饰）就知道自己拥有能够控制人心的超能力，凡是被他的双眼所正视的人，无一例外的会被迷惑而任其摆布。靠着着神奇的超能力，楚仁得到了一切他想要得到的东西，但人性本就贪婪，个性乖僻的他依然没有感到满足，而是变本加厉的使用这能力干起了犯罪的勾当。 在一次偷窃行动中，楚仁和名为奎南（高修 饰）的男子相遇了。让楚仁感到震惊的是，这个外表平凡的男子居然没有受到自己的蛊惑，他不仅让行动遭遇了失败，还害自己错手杀死了无辜的人成为了通缉的对象。更让楚仁愤怒的是，不自量力的奎南居然对自己展开了调查。一场猫鼠之间的追逐正式拉开了序幕。
多萝西亚（安妮特·贝宁 Annette Bening 饰）以一己之力独自抚养儿子杰米（卢卡斯·杰德·祖曼 Lucas Jade Zumann 饰）长大，其中的困苦和辛酸只有她自己知道。杰米深深爱恋着名为朱莉（艾丽·范宁 Elle Fanning 饰）的女孩，然而和很多人都发生过肉体关系的朱莉，却偏偏要在杰米的身上寻求精神的依恋，尽管两人常常同床共枕，却依然艰难维持着纯洁的友情，这让杰米感到十分苦恼。 渐渐进入青春期的杰米表现出了一些令多萝西亚感到担心的特质，为了帮助儿子顺利的度过这一特殊时期，多萝西亚找到了房客艾比（格蕾塔·葛韦格 Greta Gerwig 饰），希望她能够给杰米一点帮助。与此同时，多萝西亚一直没有放弃希望，她渴望着能够找到一个靠谱的男人，成为自己的丈夫，亦成为杰米的父亲。
1937年8月，侵华日军组编“华北方面军”序列向山西发起大规模进攻。 10月1日，日军向阳明堡及原平发动进攻。2日，崞县沦陷。为使主力部队有时间在忻口集结布防，晋绥军姜玉贞196旅与日筱原诚一郎混成第十五旅团在原平激战十日，姜部几乎全部殉国。11日，原平陷落，姜玉贞战死，残部败退忻口集结。 晋绥军196旅一个营的残部，从原平撤往忻口。在队伍休整时，老兵赵二蛋逼着新兵王根生和他一起逃走，从此王根生踏上了求生之路。
一名 政 治 领 袖 的死亡引发 权 利 争 斗。在 腐 败 、 贪 婪 和欺骗的漩涡中，一个出人意料的对手蠢蠢欲动
外号“刀不留人”的何丽君参加桂王府一年一度的擂台比赛，与其他三人同为王府所用。陈若愚与唐青云为义侠，发现每次王府擂台过后，总会出现大劫案。二人夜探王府，却身陷王爷的天罗地网。唐身上的宝剑令何与王爷惊讶，何因此决定放走二人。陈气唐对其隐瞒身世，二人纠缠之际，发现何跟踪到此，遂将其击退。 何回府，无意中发现王爷正是其追查已久的孙天尘，孙要何与众人血劫曹家庄。陈、唐二人在追查王府的过程中，多次与何相遇。唐、何二人渐生感情。何多次对唐“刀下留情”并对其坦承她所查得的事情真相。陈却不满何之所为，力阻二人发展。
故事讲述了被称为传说中的赌博师辰五郎，美女沙夜、从佣人身边溜出来的少年三吉、代替主人去伊势参拜的代参犬翁丸，以参拜伊势神宫为目标的公路剧。
在一个漆黑的夜晚，某海滨城市船厂仓库管理员李玉洪一家四口被人残忍杀害。这起恶性案件引起当地公安机关的高度重视，重案组杨高（张嘉译 饰）专门负责此案。经过缜密分析，警方已经锁定几个重要嫌疑人，杨高委托供职于船厂保卫科的叶民主（冯巩 饰）和老田（滕汝骏 饰）蹲守第七个埋伏点——市郊废弃火车站，负责监视犯罪团伙中的头目“智者”（牛振华 饰）。由于工作性质的关系，民主和老田对家里人也严格保密，夜以继日在火车站内的水塔里监视。在此期间，民主的女友百林（江珊 饰）心生误会，老田的身体也垮了下去。肝癌晚期的老田最终无奈退出，叶民主则在水塔内孤军奋战，似在进行一场遥遥无期的战争……