1945年秋天，驻山东枣庄、临城地区的一千多名日军被迫向铁道游击队投降。大家以为这场艰苦的八年抗战终于结束了，哪曾想日军宪兵司令松尾竟以诈死的手段掩人耳目。彭亮带领队员乘火车回枣庄，无意发现了藏匿在货车车厢内的小野等日军残余。彭亮、小坡等铁道游击队员一路追查，日军残余逃进了枣庄伪警备团。刘洪带领铁道游击队包围伪警备团，却未料这些伪军摇身一变成了国军。

李正派妻子白灵去运河支队挑选去伪警备团卧底的侦察员，两车皮调运给运河支队的粮食也随其而行。运粮途中，负责押运的孙玉田和王虎发现了火车顶上的小野及两名日本特工，与其展开枪战。激战中，白灵中弹牺牲，伪警备团参谋长许槐生带人趁乱将粮车洗劫一空。孙玉田因未能保护好白灵而深感自责，悲愤之下答应前去伪警备团卧底侦察。

1945年秋天，驻山东枣庄、临城地区的一千多名日军被迫向铁道游击队投降。大家以为这场艰苦的八年抗战终于结束了，哪曾想日军宪兵司令松尾竟以诈死的手段掩人耳目。彭亮带领队员乘火车回枣庄，无意发现了藏匿在货车车厢内的小野等日军残余。彭亮、小坡等铁道游击队员一路追查，日军残余逃进了枣庄伪警备团。刘洪带领铁道游击队包围伪警备团，却未料这些伪军摇身一变成了国军。

李正派妻子白灵去运河支队挑选去伪警备团卧底的侦察员，两车皮调运给运河支队的粮食也随其而行。运粮途中，负责押运的孙玉田和王虎发现了火车顶上的小野及两名日本特工，与其展开枪战。激战中，白灵中弹牺牲，伪警备团参谋长许槐生带人趁乱将粮车洗劫一空。孙玉田因未能保护好白灵而深感自责，悲愤之下答应前去伪警备团卧底侦察。

王秃子的副官韩一平在抗战时期曾经帮助过关义所在的武工队，卧底侦察的孙玉田借机向韩提及往事，请求他帮助拿到伪警备团藏匿日寇的证据。韩一平冷言拒绝。王秃子看出白菊花与孙玉田的关系暧昧，命令韩一平敲打孙玉田。孙玉田向韩一平挑明身份，再次请求韩帮忙拿到证据，并奉劝韩一平只有弃暗投明才是他唯一的出路。

王团长命令全团搜捕孙玉田，混迹在队伍中的孙玉田欲借机逃走，却被小野用枪顶住。危急时刻，韩一平出手相救，协同孙玉田历尽艰辛逃出了警备团。国民党特派员杨栋来到铁道游击队司令部，要求刘洪立刻撤销对伪警备团的封锁，否则将向重庆和延安控告铁道游击队。就在双方激烈辩论之时，孙玉田满身血迹、衣衫褴褛地冲了进来，将写有日本人名单的花名册和那份杨特派员亲笔签署的绝密文件拍在桌上。杨特派员顿时目瞪口呆，只得悻悻离开。

铁道游击队在友邻部队的协助下向伪警备团发起进攻，鲁大姑不顾刘洪反对，只身加入战斗。不料身处险境，被李正救下。孙玉田勇猛冲入团部，击毙王秃子，得到了白菊花。战斗结束，铁道游击队打扫战场时，发现包括小野在内的花名册中的二十九名日本兵不知去向。刘洪、李正送别鲁大姑回运河支队，鲁大姑希望铁道游击队尽快侦破军列颠覆案，感谢李正在激战警备团时的舍身相救，并流露出对李正的一丝柔情。

“小李九”在小票车中偷窃钱包险些被查车的游击队员发现，一副绅士派头的松尾为其解围，使“小李九”躲过一劫。孙玉田在白菊花的指使下向刘洪要官遭到批评，在立功表彰大会上擅自离去。刘洪训斥孙玉田并将其带回，孙玉田十分不情愿地接受了一等功的奖章。刘洪、关义、彭亮调查军列颠覆案时，把视线集中到了枣庄战调度室经常和“筷子会”来往的老梁头身上。枣庄站站长郑祥抓住老梁头的弱点，迫其悄然离开枣庄车站。

经松尾出面斡旋，“筷子会”和“胶东帮”言归于好，两帮吃两条线的兄弟合在一起，还叫“筷子会”。“黑旋风”为大哥，“小李九”为二哥，松尾任幕后军师。刘洪推荐孙玉田参加省里召开的全省战斗英雄表彰大会。孙玉田佩戴一枚“十大战斗英雄”奖章归来，拿着奖章要求刘洪给其改善待遇。刘洪对此虽十分生气，但依旧耐心劝导，答应一定会考虑他的待遇问题。小坡巡查小票车时发现了金山，将其带回铁路局。

孙玉田常夜不归队，刘洪有所察觉。为遮掩耳目，孙玉田将瞎眼老娘接到枣庄家中，引起白菊花强烈不满。因孙玉田没有兑现娶白菊花的承诺，白菊花对孙玉田的娘不管不问。孙玉田非常气愤，和白菊花大吵大闹。伪警备团参谋长许槐生在兖州落网，将随火车押送到枣庄。“大本营”密电松尾在途中设法营救。松尾骗“小李九”说押送许槐生的这趟车上装有紧俏货，要“小李九”到票车上协助“黑旋风”吃货，然后暗中派小野等特工寻机营救许槐生。

对于铁牛就是“黑旋风”一事彭亮并不知情，就在彭亮询问抓获的铁牛时，铁牛乘机逃跑。彭亮骑自行车追到郊外，和铁牛展开了一场车人大战。“黑旋风”再次被擒，谁知半路杀出个程咬金，“小李九”恢复女装拦住彭亮，铁牛得以再次逃脱。松尾、许槐生发现“筷子会”原来的住址被铁道游击队查封，二人协同铁牛、“小李九”等人躲到郊外破窑，图谋东山再起。“小李九”把对许槐生的怀疑告诉铁牛，铁牛却不以为然。

铁道游击队的老弟兄们，坚决不同意孙玉田娶伪军团长的姨太太。彭亮、小坡瞒着刘洪带领队员们头戴面具装扮成迎神赛会，冲散了孙玉田的迎亲队伍，一些队员趁乱抢走了花轿。孙玉田怒不可遏，与彭亮、小坡等人拔枪对峙。刘洪得知消息后及时赶来阻止，却被满腔怒火的孙玉田用枪顶住脑门。白菊花被铁道游击队员劫到郊外一破砖窑里，她当众撒泼耍赖，哭闹中道出了孙玉田在卧底伪警备团时就与她勾搭成奸的事实。

刘洪、关义到车站仓库视察，被降为仓库主任的孙玉田擦枪时无意间走火，打中刘洪耳部，被关义抓了起来。后经证实是枪的缺陷，刘洪命令放人。关义告诫刘洪要提防孙玉田，刘洪并不放在心上。芳林嫂前去探望孙玉田的母亲，也就是刘洪和芳林嫂的干娘。听说干娘身上长了虱子，便带着孙母上街洗了澡，然后把她接到自己家中。孙玉田闻此很受感动。在芳林嫂的撮合下，孙玉田和刘洪二人冰释前嫌。

松尾通过快活里的冯经理寻觅到了钱包的主人王雅茗，他正是高敬斋的儿子，原名高守义，现是鲁南反共先遣纵队少将总司令，此次前往枣庄的真实目的便是组织暴动，报当年的杀父之仇。鲁大姑再次来到枣庄，不再相信刘洪，决定亲自调查军列颠覆案的真相。她和警卫员小菊化装成姐妹以寻亲的名义租下了一间民房。巧合的是，珍珍也住在同一个院子里。刘洪得知鲁大姑在秘密调查郑祥非常生气，认为鲁大姑这样做是在破坏和干扰他们的计划。

李正告诉刘洪，对付特别调查小组最好的方法就是找到有力的证据。杨特派员秘密会见郑祥，郑祥告诉他军列爆炸案为日本人所为，并怀疑铁路局的“小东北”是日本潜伏特工。杨特派员让郑祥全力对付共产党，不要再调查日本人，这让郑祥很是费解。李正、刘洪得知中兴煤矿有个德国爆破专家克里特，上门求助，克里特却因厌恶战争拒绝帮助铁道游击队。芳林嫂每天坚持上街寻找松尾，每每未果，却被刘洪笑话守株待兔。

珍珍确信松尾就是制造军列爆炸案和杀害克里特的元凶，并将此事告知“筷子会”的弟兄们，但铁牛却依然对松尾深信不疑。关义带着狼狗“北海道浪人”通过现场发现的那枚纽扣对郑祥进行暗中调查，却没有发现任何蛛丝马迹。刘洪由此确信郑祥并非这两起案件的凶手。在专家的帮助下，刘洪得知血字母“Z”很可能是“复制”这个英文单词的开头字母，随后果真在克里特留下的文件中找到了军列爆炸案鉴定报告的副本。

特别调查组单方召开新闻发布会，宣布军列爆炸案结案，案犯是日伪残余。刘洪、李正则在另一个记者招待会上表示，铁道游击队拒绝接受特别调查组擅自的结案报告，案子还要查下去，直到案犯归案为止。调查小组组长史密斯离开枣庄，杨特派员三人发生内讧，相互指责。胡少康等人在重庆的催促下，带人欲强行清理军列爆炸现场修复铁路，被关义带兵武装阻止。铁牛询问松尾军列爆炸是不是有日本人参加，松尾谎称是上海来的商人搪塞过去。

重庆一再催问津浦铁路的通车时间，被逼无奈的杨特派员、胡少康、罗立本三人为求自保，向林风说两起案件均为国民党军统所为，愿意向共产党交出真凶。杨特派员找到郑祥，命令他将几个小组成员及电台交给共产党，随后不露声色地潜入地下。 郑祥让孙玉田告发自己，并交代唯有这样才能保全二人。孙玉田说绝不出卖朋友。刘洪命彭亮、小坡率人抓捕郑祥。鲁大姑跟踪郑祥到火车站货场并发现了火车上的电台，郑祥随即逃走。

孙母从芳林嫂口中得知孙玉田要脱离革命队伍，既生气又伤心。在铁道游击队成立七周年纪念日这天，芳林嫂带领职工家属为铁道游击队员们备好了酒和肉，并将孤零零的孙玉田带到局里。李正的一番话让铁道游击队员们又想起了当年生死与共一起打鬼子的日子，动情的孙玉田向刘洪、李正表示：他要归队，不再“妥协”。孙玉田把货栈交给赵管家打理，郑祥又一次出现在他面前，对孙玉田提出要把货栈的伙计全部换成自己的人。

关义的大狼狗“北海道狼人”见鲁大姑就咬，鲁大姑因惊吓扭伤了脚。气急败坏的鲁大姑命令关义把狼狗埋了，关义坚决不从。许槐生奉松尾之命从军列上偷窃了一批军用棉布，并将其中一部分卖给了孙玉田的茂记货栈。彭亮、小坡带领铁道游击队员沿街搜查，在茂记货栈发现了赃物，刘洪下令将货栈查封。白菊花到刘洪办公室撒泼闹事，随口道出了货栈是郑祥出资所开的实情。可当刘洪等人包围大车店时，里面早已空无一人。

刘洪和彭亮乔装潜入徐州后，在中山旅社与地下党杨掌柜顺利接头，三人详细研究了执行此次任务的步骤和撤离路线。刘洪和彭亮来到孙玉田家后将小棉袄交给了孙母，但并未向其道出实情，孙母对此感动不已。孙玉田回家准备宴席招待新邻居，被刘洪、彭亮堵在大院门口。刘洪将孙玉田带到临近的茶楼包间，语词严厉规劝孙玉田跟他回枣庄。孙玉田泪流满面恳求临行前为母亲做一顿彭城鱼丸汤。刘洪心疼干娘，不顾彭亮反对，答应了孙玉田。

郑祥、侯队长及军统女秘书罗丽娜，在酒桌上对孙玉田好言抚慰，孙玉田异常感激。孙家的老仆突然闯进酒店，告知孙母失踪，孙玉田愕然。失踪数日的孙母终于在通往枣庄的路上找到了，可孙母早已停止了呼吸。孙玉田痛不欲生，悔恨不已，他跪倒在母亲面前撕心裂肺地嚎啕大哭。军区的处分下来了，不但给刘洪记大过，还降了一级，由局长降为副局长。刘洪既委屈又气愤，一气之下打算辞去局长一职，遭到李正的严肃批评。

松尾的小女儿娟子是日本记者，借随队采访之机，来枣庄寻父亲的遗骨。当娟子从刘洪口中得知松尾并未战死的消息后，悄悄离开采访队伍，一个人留在枣庄，查询松尾的踪迹。此时，金山也在寻找松尾，他是向松尾讨要当年的一笔欠款。松尾患有家族性银屑病，深秋季节病情易复发，娟子知道父亲一定会到药店买药，便在枣庄的药店一一询问。她查到金山的东亚大药房，结识了金山。

买药未果，松尾不得不出面。他以死威胁金山，金山害怕，表示欠款不再追要了，还说出娟子在枣庄寻父的消息。松尾在娟子租住的客栈房间与她会面，劝告女儿立刻离开中国，娟子不听，松尾将其推倒后消失在门外。王雅茗再次劝松尾带领手下归顺到自己麾下，松尾听后勃然大怒。珍珍终于找到铁牛，劝他脱离松尾，铁牛不相信松尾还活着，不听珍珍的劝告。

市场稽查队进入金山的东亚药房搜查走私药品，彭亮出面替金山解围，金山感激不尽。彭亮带着金山去见刘洪，刘洪恩威并用，金山不得不答应刘洪配合铁道游击队寻找松尾。 彭亮建议装扮郎中看病，打入松尾的基地。关义毛遂自荐，说自己少年时学过中医，可担当此任。松尾手下的人前来买药，金山以药品缺货为由，向来人推荐中医治疗。奇痒难忍的松尾被迫答应。关义和王虎分别乔装成郎中和小徒，在金山的带领下来到一处民居等候。

李大未到济世堂，而是到了德仁堂抓药，埋伏在此的小坡抄下药方，并在与李大的枪战中将其击毙。刘洪得到小坡的报告，立刻意识到关义即将处于险境之中。刘洪、李正、彭亮及鲁大姑仔细研究关义的药方，突然发现了药方暗语所交代出的地点——西大井柴家村，随即立刻带领铁道游击队前去抓捕松尾。迟迟不见李大归来的松尾感觉到了异常，并突然醒悟了关义药方中的暗语，立即命令全体警戒，并将正在与铁牛煎药的关义抓捕。

铁道游击队员在山中搜寻中发现了松尾和龟田丢弃的衣帽和一个“美丽牌”香烟盒，立刻报告刘洪。死里逃生的松尾潜回枣庄后，以帝国的名义审判金山。临死之时，一向胆小怕事的金山义愤填膺地斥责松尾这些战争狂人给日本带来的灾难。松尾恼羞成怒，命龟田杀了金山。鲁大姑强烈反对小坡与曾经吃“两条线”的珍珍谈恋爱，责令珍珍立刻离开枣庄，回自己的胶县老家。珍珍说她没有家，没有父母，是在胶县一户姓高的人家长大。

芳林嫂回微山湖的路上，遇到打听伪保长鲍文财的阿满。芳林嫂认为阿满的行为有点异常，她把阿满找伪保长一事告诉了刘洪。王雅茗来找刘洪，说是奉鲁南解放区之邀来枣庄帮助恢复经济，在国统区为解放区订购了一大批货物，急需车皮运往枣庄。刘洪因一时无法凑齐王雅茗所需车皮，与王雅茗发生了激烈争执。后在李正的疏通下，车皮一事才得以解决。刘洪突然发现阿满的长相正是芳林嫂在微山湖见过的人，由此对王雅茗及阿满的身份更加怀疑。

邓华来到铁路局为王雅茗喊冤，说那些枪支弹药是王雅茗用来支持区中队的。刘洪和彭亮认为，临城八区根本要不了这么多枪支弹药，王雅茗是打着支持区中队的幌子组织地下武装，而李正和鲁大姑却坚决反对这种推测。鲁南区委来电话，要求放了王雅茗，说枪支是给解放区买的。王雅茗执意要求刘洪亲自道歉，否则绝不离开铁路局。刘洪则坚信王雅茗具有敌特嫌疑，拒绝向其道歉。

刘洪想起了从枣庄潜逃徐州的老梁头，第一次来徐州时，他曾打听过他的住处。老梁头对刘洪的到来感到惊慌失措，他误以为刘洪是来抓他回去的。刘洪打消了老梁头的顾虑，并交代了此行的目的，那就是让老梁头通过郑祥打探许槐生的住处。老梁头很快就打听到了许槐生的消息，并告诉刘洪许槐生常和一位济南来的柳琴女艺人在一起，那个女艺人叫南雅芳。是夜，刘洪跟随许槐生及南雅芳来到南雅芳寓所。

许槐生即将升任机要科科长一事引起了军统徐州站众人的不满，尤其是侯队长，他发誓要抓到许槐生的把柄。这天，按照与刘洪的约定，许槐生到东华酒楼雅间和刘洪见面，侯队长秘密跟踪而来。许槐生拿出一份档案交与刘洪，刘洪也把那份证据材料给了许槐生。岂料侯队长突然闯进，见到刘洪脸色大变，指责许槐生勾结“共匪”，一旁的刘洪将其一枪击毙。刘洪先打发走了许槐生，然后拿走了侯队长身上所有的证件。

王雅茗捐赠的枪支零部件散乱无法组装，邓华来到贸易商行找王雅茗询问，王是铁路局在封存枪支时零部件搞乱了。邓华听后气愤不已，随即找到鲁大姑，就枪支问题和以前的过节激烈争吵。而此时的王雅茗正在秘密部署枣庄暴动。刘洪来到南雅芳家，询问许槐生的下落，南雅芳说她与许槐生已经断绝关系。刘洪在南雅芳那里得到了一张军统站迎新年舞会的入场券。鲁大姑与彭亮经过查证，那批枪问题并不是铁路局所致，她顿时有种不祥的预感。

刘洪潜入机要科，逼迫许槐生交出保险柜钥匙，从里面搜出了王雅茗的身份证明和一份关于枣庄暴动的绝密文件。孙玉田则不动声色地在暗中处处掩护刘洪。刘洪顺利取走了文件，许槐生则拼尽全力按响了警铃。军统徐州站立即乱作一团，杨栋命令全城戒严。千钧一发之时，孙玉田暗中出手相救，助刘洪逃离险境。老梁头帮助刘洪上了守车，许槐生带人追赶而来。刘洪施展自己的飞车本领，和军统特务们进行生死搏杀，最终历尽艰险将许槐生击毙。

鲁大姑含泪向刘洪道歉，刘洪不计前嫌并作了自我批评，二人关系得到了根本改变。鲁大姑安排珍珍前去临沂上学，珍珍的几个弟兄也可以一同前去学习，珍珍为此兴奋不已。面对敌人即将实施的枣庄暴动，刘洪被任命为平暴指挥部的副总指挥，鲁大姑虽任总指挥但言明要协助刘洪的工作。刘洪部署了平暴任务，全面清查枣庄的敌特。国共两党签署了停战协定，该协定将于元月十三日午夜正式生效。

刘洪负责枣庄平暴，鲁大姑分工保卫临城。临城的制高点是临山，守住临山是保卫临城的关键。鲁大姑在临山布置战斗任务，邓华率区中队主动前来请缨参加战斗。郑祥、孙玉田带领的军统特别行动队，佯作支援枣庄的王雅茗，实则任务却是进攻临城。松尾要求带领一支突击队潜入枣庄城内血洗铁路局，遭到了王雅茗的反对。战斗打响后，报仇心切的松尾私自带领突击队孤军深入枣庄城内。松尾带人进入铁路局院内，发现院内空无一人，方知上当。

临山主阵地伤亡惨重，李正率部队及时赶到增援。军统特别行动队和国民党正规军加大了攻势，战斗异常惨烈。几番拼杀后，临山主阵地只剩下李正和鲁大姑。面对死亡，鲁大姑说出了对李正的爱慕，李正欣然接受。孙玉田独自一人登上临山主阵地，看到那些昔日战友已经壮烈牺牲，不禁失声痛哭。他请求李正原谅他，并要求重新回到铁道游击队，李正答应了他的请求。孙玉田于是调转枪口，向敌人猛烈射击。

李正与鲁大姑日渐情深，鲁大姑生日那天，她终于鼓起勇气，对李正说出了一段她至今难以忘怀的伤心往事：十八年前，鲁大姑被王雅茗的堂兄强暴并生下一个女儿，为了让女儿能够长大，她给女儿挂了一只长命锁，锁上刻了一个“三”字。李正答应鲁大姑，共同照顾好他们的女儿。李正向刘洪透露，铁路局内部潜伏着一名代号“樱花”的日本特工，但具体身份尚未查明。在刘洪、李正、芳林嫂的鼓励下，珍珍与鲁大姑得以母女相认。

临城火车站戒备森严，身为专列内卫负责人的郑祥从专列走出。刘洪见到郑祥，复仇的怒火几乎难以抑制，但为了大局，刘洪和李正强忍仇恨，跟从郑祥上了专列，来到特使和首长乘坐的包厢。刘洪、李正向山东军区首长报告，说逃脱的松尾和失踪的“小东北”很可能对这辆专列下手，请求在排除隐患前暂缓发车，此举竟引起了杨栋的不满。松尾和“小东北”劫持了国民党前行的寻路装甲车，穿上国军士兵军服的二人准备在铁路桥上炸毁特使专列。