抗日戰爭時期，在山東南部棗莊礦區，以劉洪(張子健 飾)、王強(鐘衛華 飾)為首的一批煤礦工人和鐵路工人，因不堪日寇的欺壓和蹂躪，在中國共產黨的領導下秘密建立起一支短小精悍的游擊隊。這支游擊隊經歷了飛車搞機槍、血染洋行、智打票車、夜襲臨城、打岡村、搞情報、奪布車、上濟南、下徐州等多次戰斗，活躍在日軍侵華戰爭的主要鐵路命脈——津浦線的山東沿線，被百姓稱為“飛虎隊”。魯漢(龔志學 飾)、林忠等鐵道游擊隊員，在戰斗中逐漸成長，并為國捐軀；劉洪和芳林嫂(梁琳琳 飾)也在戰斗中產生愛情。日本侵略軍為消滅心腹之患，在鐵道線附近進行殘酷掃蕩和絞殺，利用種種陰謀，使鐵道游擊隊面臨險境。1945年抗戰勝利，鐵道游擊隊在人民的支持下，周旋于鐵道和微山湖之間，抓住了逃跑的小林和他的殘兵敗將，并逐步壯大起來。