抗日戰爭時期，山東南部棗莊礦區以劉洪、王強為首的一批煤礦工人和鐵路工人，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，他們“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”……活躍在日軍侵華戰爭的主要鐵路命脈——津浦線的山東沿線，鼓舞了鐵路沿線人民的抗戰士氣，有力配合了主力部隊的對日作戰，老百姓稱他們“飛虎隊”，他們在八路軍中的正式番號是“鐵道游擊隊”……

棗莊和《水滸》中108條好漢聚義的梁山相隔不遠，魯漢、林忠、彭亮、小坡等許多鐵道游擊隊隊員，從小受到梁山好漢的影響，性格中既有仗義豪放的英雄氣概，也有桀驁不馴的草莽影子，他們開始加入鐵道游擊隊后，不適應嚴格的組織紀律，和政委李正、隊長劉洪之間產生了不同的矛盾，有的最終被開除隊伍。在殘酷的斗爭中，在一次次血的教訓面前，經過李正和劉洪耐心的教育和幫助，這些隊員逐漸改掉劣習，成長為黨的抗日英雄，魯漢、林忠為民族的解放，獻出了自己的生命。

鐵路工人芳林是劉洪的好朋友，為了給鐵道游擊隊送情報，死在日寇的槍口下。芳林臨終前，把妻子托付給劉洪。在生死的戰斗中，劉洪和芳林嫂彼此產生了愛戀之情。劉洪礙于芳林的兄弟之情，把感情深深埋藏在心里……

日本侵略軍為了消滅心腹之患的鐵道游擊隊，在鐵道線附近采取了殘酷的掃酷的掃蕩和絞殺，使用了種種陰謀，組織了專門對付鐵道游擊隊的特務組織，使鐵道游擊隊面臨一次又一次的險境。鐵道游擊隊在人民的支持下，周旋于鐵道和微山湖之間，經受了殘酷的考驗，發展壯大起來。

抗日戰爭的最后一年，鐵道游擊隊在鐵路線上和日本鬼子進行了最后一戰，這一戰以日本鬼子的失敗告終。日軍大佐龜田，為了對付鐵道游擊隊，曾經仔細研究過中國的《水滸》，他本想從梁山好漢中尋找鐵道游擊隊的弱點，然后分化瓦解，各個擊破。他失敗了，他把那本《水滸》付之一炬……