抗日战争时期，鲁南临城、枣庄一带的铁路线上活跃着一支英勇的游击队。队员在大队长刘洪（曹会渠 饰）与政委李正（冯奇 饰）的领导组织下，配合主力部队给予了日军沉重的打击，被当地百姓亲切地称为“飞虎队”。日军视飞虎队为心腹大患，调来小林部队与特务队长冈村，想方设法进行围剿。英雄们先下手为强，以炭场作掩护袭击洋行与客车，迫使敌人撤回进山扫荡的兵力。飞虎队行动神速且有群众支持，狡猾的冈村始终找不到其踪迹，狼狈不堪。日军随后勾结国民党反动派围攻游击队，刘洪在战斗中负伤，住在芳林嫂（秦怡 饰）家中养伤，二人渐渐相爱。冈村侦察到游击队活动地点发起突袭，刘洪、李正迅速反包围消灭敌人，冈村逃脱。日军恼羞成怒四处烧杀报复，激怒的刘洪欲在微山湖与敌决战，幸得李正赶来阻止，飞虎队实力得以保存，但李正不幸负伤。太平洋战争爆发后，飞虎队经过休整不断壮大，在铁道上频繁出击，于激战中全歼冈村特务队。然而芳林嫂在执行侦察任务时不幸被捕。不久抗战胜利，李正伤愈归队，率队赴临城阻遏国民党军队北上，成功救出芳林嫂，并迫使小林残部投降。影片情节曲折、险象环生，扣人心弦且引人入胜，充分展现了游击队员们的革命乐观主义精神。在渲染紧张气氛的同时穿插抒情节拍，反映了战士们朴素美好的内心世界，插曲旋律优美、朴素真切，自问世后被广为传唱。