Họa Mi kể về những năm 1958 Trung Hoa Dân Quốc, câu chuyện xoay quanh Bàng Hồng Mai (Bành Tiểu Nhiễm) một nữ cảnh sát và đặc vụ mật đảm nhận nhiệm vụ bảo vệ công trình Thủy Tích quan trọng. Trong hành trình này, cô gặp Kế Đan Dương (Lưu Học Nghĩa) một nhà khoa học quay về từ Mỹ để tham gia dự án Thủy Tích. Họ cùng vượt qua gian khó, thử thách, hòa mình vào nhiệm vụ quan trọng và đồng thời nảy sinh một tình cảm sâu sắc.
