《毕业歌》讲述了一九三九年夏天，日军占领下的上海。十六七岁的王沐天和几名同龄男孩，凭着一腔热血开展着稚嫩的抗日行动。王沐天姐姐的未婚夫洪望楠是国民党空军工程师，他秘密潜回上海，招募飞机制造人才，为中央飞机制造厂生产战斗机贡献力量。
与此同时，王沐天的表姐桑霞从新加坡来到上海。然而，眼前的桑霞其实是冒名顶替者，她是一名共产党员，此行的目的，是替新四军从海外购买药品等物资，打通一条重要通道。在桑霞的引导下，王沐天从一个懵懂的爱国青年逐渐成长为坚定的革命战士。那段风雨飘摇的岁月里，王家与洪家的年轻人经受了重重考验，也由此走上了各不相同的人生道路。
