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抗日战争时期1940年，山东临城枣庄一带的铁路线上，活跃着一支铁道游击队，他们专门在交通线上打击敌人，牵制敌人兵力。大队长刘洪、政委李正组织游击队先在陈庄开设一个炭场作掩护，袭击了几次火车，武装自己，并供应军区一批武器，被老百姓称为飞虎队。
敌小林部队调来特务队，妄想消灭飞虎队。英雄们先下手为强，袭击洋行，又袭击了客车。迫使敌人将进山“扫荡”的兵力撤回一部分来对付飞虎队。但飞虎队的英雄们行动神速，又有群众的大力支持，敌人根本找不到飞虎队的踪迹，连狡猾的特务队长冈村，也狼狈不堪。
日本侵略者勾结国民党反动派，围攻游击队。刘洪负伤，住在芳林嫂家中养伤，这里便成了游击队领导集会的地方。芳林嫂的丈夫前些时候牺牲，芳林嫂对刘洪细心照料，因此，二人渐渐相爱了。
冈村侦察到游击队活动的地点，突然袭击。刘洪、李正迅速打了个反包围，消灭了敌人，冈村逃脱。敌人恼羞成怒，便到处放火烧村庄，进行报复。敌人的暴行激怒了刘洪，在微山湖摆开阵势，要与敌人决战。李正赶来阻止，不幸负伤。队伍听从命令，才免遭损失。飞虎队经过休整，队伍扩大了。
这时，太平洋战争爆发，日寇军运更加繁忙。刘洪带着队伍，经常在铁道上出击，搞得敌人寸步难行。小林不得不调集鲁南地区全部兵力，进攻微山湖，企图全歼铁道游击队。
飞虎队的英雄们在杀伤敌人主力部队后，巧妙地化装成日军突围出来，遇上冈村，一场激战，全歼冈村特务队，冈村也葬身鱼腹。芳林嫂奉命到湖西侦察，不幸被俘。
1945年，抗战胜利，李正伤好回到飞虎队，并带来新任务：要插到临城去阻止蒋匪军往北窜，同时，要迫使小林部队投降。飞虎队打击企图北窜的蒋匪军，救出芳林嫂，逮住了逃跑的小林和他的残兵败将。铁道游击队更加壮大了。