1940年3月，汪伪政府宣布成立。侵华日军在上海大肆搜捕抗日志士，汪伪组建由前国民党军官毕忠良（张鲁一饰）担任处长的“特别行动处”为虎作伥。一直潜伏在毕忠良身边，代号“麻雀”的中共党员陈深（李易峰饰），与组织暂时失去联系。置身虎视狼顾的险境中，陈深信仰坚定，冒死营救上线“宰相”及抗日志士。毕忠良老奸巨猾，虽与救命恩人陈深“情同兄弟”，却对其产生怀疑，设重重陷阱步步紧逼。“宰相”牺牲后，陈深终于找到新上线“医生”并受命拿到日军代号为“归零”的重要作战计划。陈深的昔日恋人徐碧城（周冬雨饰），与另一国军情报人员唐山海（张若昀饰）假扮夫妻潜伏进特别行动处，在多次行动中给陈深制造麻烦和危机。智计过人的陈深身处连环杀机之中，巧妙利用日本侵略者、汪伪分子等各派势力之间的微妙缝隙，同时也付出了巨大的代价，最终成功地获取了“归零”计划，挫败了日本侵略者的阴谋。
原作者海飞住到了剧组，根据李易峰等演员的行为、语言特点，有针对性地调整故事细节、台词，李易峰演到最后，都跟导演开玩笑：“早上起来，我都不知道自己是陈深还是李易峰了！”
李易峰和张鲁一的第一天第一场对手戏，张鲁一并没有完全按照剧本上的台词在演，但是拍戏的时候李易峰可以把所有的对戏演员的东西接收到并用自己的方式反馈给对方，令张鲁一夸赞成功的人都有着自身成功的原因。
张鲁一为更贴近角色，决定以增加体重的方式来增添年龄感。在拍摄中张鲁一拼命增肥，短短十多天体重增加了20斤。
李小冉在拍摄沈秋霞最后被捕遭遇严刑拷打那场戏。为了要演出那种被打了之后一激灵的感觉，导演就决定往李小冉身上扔冰块。
《麻雀》无论是从幕后班底的组成、场景的搭建投资还是后期的制作调配来看，制作规模都可以说的上是堪比电影的大制作。总导演金琛有过多年的执导经验，这可以算得上是对《麻雀》品质的一大保证。另外，《麻雀》还邀请了曾荣获金马奖最佳造型奖的金牌造型指导陈顾方对全剧演员的造型做整体指导，并聘曾担任《甄嬛传》和《芈月传》美术指导的陈浩忠担当全剧的美术总监。许多重要场景都是全新打造，力求真实还原出当时的环境背景。
