《孤战迷城》讲述了抗战胜利前夕，中共地下党员欧孝安（黄景瑜饰）从日军生化毒气研究所监狱惊险越狱的故事。他在逃亡途中身受重伤昏迷，幸被中国远征军救起。苏醒后，欧孝安发现自己失去了近四年的记忆，只能以四年前的记忆为起点，在迷雾中寻找真相。 　　为了揭露日本间谍黎少堂（马思超饰）的阴谋，欧孝安开始秘密调查。过程中，他与中共地下党员覃墨卿（辛芷蕾饰）从最初的互相猜忌、试探，逐渐发展为并肩作战的伙伴。两人联手深入虎穴，最终成功找到日军生化毒气研究所，并抓获日军情报司令长官大桥和野，挫败了敌人的阴谋。 　　抗战胜利后，国民党企图接收日军遗留的生化武器，为日后内战做准备。欧孝安获悉这一情报后，再次挺身而出，粉碎了国民党的计划，同时彻底揭穿了黎少堂的日本间谍身份。历经重重艰险，代号“孤星”的欧孝安终于重回党组织的怀抱，为革命事业继续奋斗。