《烽火恋歌》故事由此拉开序幕，一幅幅生动的画面展现开来，桑霞从南洋来到上海投身抗日革命事业，和贺晓辉一起建立药品运输通道，回南洋募集抗日资金，参加新四军经过无数炮火洗礼、被敌人袭击后身负重伤辗转回到上海，和王沐天一起创办秋洛克舞厅，成为上海首屈一指的贵族老板娘，并借此身份再次建立药品联络站，为前线将士源源不断地提供药品和情报。直到临解放前，桑霞从苏联学习回来再次领受任务回到上海，为新中国的建立争取银行家及重要科研人才的工作中被保密局抓捕，在监狱里受尽酷刑折磨依然严守党的秘密。在社会舆论的强大压力下，季家鸣施计假意释放桑霞，企图通过窃听的方式从她嘴里套出他们想要的情报。但桑霞在洪朢楠和王沐天的全力营救下逃离出来，却不料在枪战中被流弹打中，结束了美丽而年轻的生命。

　　贺晓辉在执行秘密任务时救过王沐天，并在地下工作中与桑霞和王沐天、小郑结下深厚的革命情谊。当他偶然认识了王多颖，并因营救被汉奸追捕的洪朢楠而身负重伤后，在医院再次与受托前来照顾他的王多颖重逢，两人暗生情愫，但为了王多颖和洪朢楠的幸福，贺晓辉把感情默默埋在心头，直到他为了向新四军军部发出情报，视死如归、冒险进入已经暴露的联络站，最后壮烈牺牲。至此，在王多颖的心里，贺晓辉的爱谁也无法替代。

　　王沐天无论在感情还是信仰上，一直都追随着桑霞。因为桑霞的出现，王沐天淡出了和小伙伴那种闯祸式的抗日方式，开始了有组织有纪律地从事地下活动，直到桑霞回南洋募集资金，王沐天和小郑偷跑去参加了新四军，成名一名合格的战士，并在那里加入了中国共产党。当王沐天受命重返上海建立联络站时，他已经成长为一名有胆有识的革命者了。他机智地正法了出卖贺晓辉和小郑的汉奸刘经理，为他们报了仇。此后的地下工作，因为桑霞的到来，创办了秋洛克舞厅的王沐天在三伯伯的协助下开始了正真意义上的飞跃。直到抗战胜利，王沐天的痴心才了赢得桑霞的爱情。后来洪朢楠再次现身上海，王沐天最终意识到桑霞心中依然爱着的是洪朢楠时，王沐天默默承受着痛苦，将自己送给桑霞的订婚戒指收回，真诚地成全了桑霞和洪朢楠的爱情。

　　洪朢楠是在回上海召集技术人才去内地的任务中，结识到共产党方面的桑霞和贺晓辉，在他们无私的帮助下脱离险境，并与桑霞一见倾心。一方面自己已经有了未婚妻王多颖，另一方面战火纷乱，一别便是数年，对桑霞的爱也被他深深地埋在心头。一心要科学救国的洪朢楠为党国忘我地工作，为国家贡献他的力量。当他因父亲被捕一事再次回到上海，却发现国民党政府的腐败，连给职工家属的补贴都没能兑现，导致闻辛的孩子发育不全、妻子沦落为妓女。加之抗战胜利后，自家的房产被人诬陷为日产要被没收，申诉无门的洪朢楠竟被投进监狱，幸好被当了官太太的妹妹救出，并轻松地摆平了房产纠葛，这更加剧了洪朢楠对国民党政府的失望，以至于当洪朢楠真正赢得了桑霞的爱情，在桑霞为建立新中国而秘密工作时，洪朢楠开始去帮助她。直到桑霞倒下，牺牲在他的怀中。受到震撼的洪朢楠积极说服妹夫起义，为上海的和平解放做出贡献。