一九三九年夏，在日本占领下的上海。，王沐天和三四个同样十六七岁年龄的男孩进行着他们幼稚的抗日运动。
王沐天家祖上也曾经阔绰过，后来家道中落。王沐天的父亲死后，他母亲朱玉琼带着他和他姐姐王多颖勉强维持着体面的生活。
好在王沐天的三伯伯王敦凯一直深爱着朱玉琼，无私地帮助着他们一家。王多颖的未婚夫洪望楠是国民党空军的工程师。
他秘密潜回上海网络飞机制造人才，为中央飞机制造厂制造战斗机出力。而他要找的一个重要的工程师闻辛，此时正在日本人的公司里干活，拿着丰厚的工资，和家人过着安逸的生活。他并不想和洪望楠一起去过掉脑袋的日子。但最终他还是被洪望楠感化。
与此同时，王沐天的表姐桑霞从新加坡来到上海。三伯伯出于对王家人的关心，对这个突然冒出来的桑霞心存怀疑。而这个桑霞的确是冒名顶替的，真桑霞已经在船上去世了。
现在的桑霞其实是共产党的地下工作者，她的目的是为新四军从海外购买急需的药品等物质。对于这些，王沐天一开始并不知情。他和他的小伙伴们依旧进行着莽撞的“抗日行动”。
王沐天的行为虽然鲁莽，但他抗日的决心让桑霞觉得他是可以培养成为革命战士的。于是在她的引领下，王沐天参加了共产党。
洪望楠带着闻辛等工程师到中央飞机制造厂。可没想到因为间谍告密，日本飞机找到了飞机厂，对工厂进行轰炸，无数人因此牺牲。
在上海，桑霞的联络点被日本人发现。日本人搜捕时，王沐天当年抗日小团体的最后一个朋友小郑也牺牲了。
王沐天为了重新获得无线电设备，冒险去商店购买，结果被日本人盯上，然后被捕。
三伯伯为了救他而散尽家产，动用了一切关系。由于在王沐天身上查不出什么真凭实据，王沐天得以释放。组织上跟王沐天彻底终断了联络，为的是观察和考验他。
一直到太平洋战争爆发，日本军队进驻公共租界，王沐天重新被组织上信任。在他家里，所有的人，包括老奸巨猾的三伯伯都不知道，几代封建官宦的王家那时候成了新四军交通站的机务室。整个抗战时期，位于法租界的王家暗中是新四军物流的通讯点。
好不容易，抗战终于结束了。但是，上海乃至整个中国远未迎来和平祥和的生活。国民党接收大员说洪望楠家被日本人霸占的房子是敌产，要没收。
电视剧毕业歌剧照
王多颖因此而小产，最后死在医院里。目睹国民党内部的腐败，洪望楠悲愤不已。而桑霞因为保护爱国学生被国民党抓走，而抓她的正是军统的季家鸣。
桑霞在狱中受尽酷刑，但毫不畏惧。王沐天想尽办法要救她，而季家鸣的手下也正想尽办法要抓他。
曾经为了对抗日本人一起作战的共产党人和国民党人，如今却要为了各自的组织杀个你死我活…
电视剧毕业歌剧情讲述了一群年轻人经历了种种的风雨的考验，从懵懂的爱国青年逐渐成长为坚定的爱国战士，从此踏上别样人生旅程的热血故事。青年演员孙正霖所饰演的中统特务丁正堂，在善与恶、生与死的双重压力下，成为剧中亦正亦邪的主要人物，在纠结中展现了人物内心的双重魅力。孙正霖在《毕业歌》中饰演的中统特务丁正堂，由中统特务头子季家鸣直接领导，主要任务是暗中保护飞机制造工程师洪望楠并协助他完成在上海的工作。丁正堂中途变节，投靠了日方雇佣的特务老唐，又在老唐的威胁和利诱下，绑架了洪望楠。季家鸣得知，前往营救洪望楠，丁正堂再次变节并击毙了日方特务老唐，最后自己被季家鸣击毙。丁正堂在执行保护洪望楠的任务中先后两次变节，体现了中统特务的阴阳突变，在面对死亡威胁和金钱诱惑时毫无信仰和尊严。
