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太行山脚下，滹沱河边，“冀西第一镇”——平山县洪州古镇上，乡亲们为革命筹措资金，派向怀忠前往保定购买枪支。事情暴露，向怀忠背叛革命。在火车站，刘季文识破了来迎接自己且已经叛变的向怀忠，机智逃离敌人控制。叛徒向怀忠投降特务处，欲消灭平山党组织，刘季文揭穿了向怀忠的阴谋。平山县地下党一致推举刘季文为县委书记。在北平曾和刘季文假扮夫妻的进步女大学生江旭来到平山，因爱慕刘季文，假称怀孕赖在刘家不走。刘季文、刘正云按计划兵分两路，带领党员和革命群众展开武装暴动，砸盐店、斗恶霸。卢沟桥事变之后，华北迅速沦陷。慕容瑞雪与上线失联，还遇到大批日军，危急时刻，被特务处向怀忠所救。阎系军阀试图收编108支队，此事引起群情激奋。
刘季文动员大家为了民族大义，暂归晋绥军。刘正云被刘季文派出去执行秘密任务，将八路军359旅王震旅长带领的先遣团引到平山，阻止了晋绥军的收编。王震亲切接见刘季文等人，讲述了毛主席的抗战决策，刘季文等人信心倍增。大敌当前，王震发布公告扩军。因平山百姓“好男不当兵”的固有观念，359旅初在平山招兵应者寥寥，王震焦急万分。与此同时，八路军发现日军在王母村的医院，刘季文请命由108支队发动袭击。刘正云乔装侦察，取得了医院地图。108支队奇袭医院成功，立下大功。然而战士大娃意外牺牲，游击队立誓为其报仇。游击队带着战利品归来。王震因军情离开平山，临行嘱咐刘季文继续做好招兵工作。
梅梅终于纾解心结，愿意开口唱歌。新的宣传方式下，更多的平山百姓开始参军，但人数仍旧不够。路宗孝、任齐决定和鬼子打一场较大规模的伏击战鼓舞民心，刘季文带领108支队担任运输物资和战场救援工作。战斗打响前，路宗孝、任齐突然发现日军的数量比之前了解的多了一倍。日军突然调头折返，原来是县委的同志在日军的驻地多处引爆了手榴弹，迫使日军支援。同时，八路军利用地利优势对日军发起攻击，日军留下一个中队，其余匆忙向县城撤退。刘季文把刘正云所画的地形图交给路宗孝，路宗孝将剩余鬼子引入柿子林，大获全胜。刘正云参军得到刘奶奶等家人的支持。路宗孝破格任命刘正云为侦察班副班长。八路军先遣团副政委吴彬，代表八路军给大娃的家属送去抚恤金。
出于国共合作抗日的考虑，黄逸轩亲自送慕容瑞雪回平山，并与刘季文见面，言明各自的立场。108支队大部分并入八路军，平山团成立。路宗孝和刘季文发表讲话，鼓励新兵们早日赶走侵略者，不负亲人的盼望。洪二子得知平山团成立，生怕他们攻打平山县城。江旭为刘季文诞下儿子，产后出血，幸亏有香儿采来的草药才死里逃生。为纪念平山团成立，刘季文为儿子取名“立平”。
平山抗日民主政府成立，刘季文成为县委书记兼任县长。慕容瑞雪因与特务处有接触，被平山县抗日民主政府副县长陈章怀疑、审查。刘正云为慕容瑞雪解释，陈章却已经有了偏见。慕容瑞雪发现自己被监视，气愤不已，刘正云深夜拜访劝解，让她倍感安慰。刘正云向慕容瑞雪表白心迹，瑞雪言明此时抗日工作重于儿女私情。
日军紧追不舍，刘季文抱过孩子，让江旭跟百姓往另一个方向逃走躲起来，自己引开日军。鬼子追至，孩子忽然啼哭，刘季文寡不敌众，摔下山崖，孩子也被日军残忍杀害。江旭亲眼目睹孩子惨死，深深地恨上了刘季文……在石家庄以开饭馆为掩护的敌工部部长赵军和慕容瑞雪探知了日军欲进攻洪州以及中村太郎和洪二子不和的情报。刘季文、陈章、翟大春、路宗孝、任齐等人议定，平山团必须守住洪州，县委则组织群众提前撤退。众人找出了布城图，商讨作战计划。
黄逸轩回到河北，要帮助洪州镇抗击日军。第二天凌晨，日军兵分两路，洪二子跟保安队以及羽田正男带领的日军攻打洪州的北门，从护城河上踏冰进攻。最终八路军难敌日军重武器，被迫撤退。羽田正男率领日军进入洪州镇，发现是一座空城，没有守卫，这时刘正云带领尖刀连、侦察班展开巷战，袭击日军，扰乱日军的军心。战事激烈，救治伤员的人手紧缺，刘季文决定发动平山的妇女参与革命。江旭出来主持工作，但依然没有原谅刘季文。洪二子为了保命，主动要求回日军大本营去催要供给。但他们不知道，日军的运输车队已经被黄逸轩带领特务处用先进的美式装备消灭，将物资收缴。
王震传达上级指示，平山团调防山西。平山县委干部们担心日军报复反扑，且战士们不愿离开家乡，闹情绪；刘正云领他们到柿子林之战牺牲的老红军的坟墓前，动之以情晓之以理，众人惭愧。王震听到了刘正云的话，对其刮目相看。日军将领秋野近雄的妻子青木知子正在寻找汉语教师，青木知子当年是慕容瑞雪的学生。刘季文推荐瑞雪前去，寻找机会策反青木知子。
刘文吉回到平山，正遇小股晋绥军溃军想趁虚占领洪州镇，刘季文召集农会群众召开数千人大会，以空城计吓退了溃军。虎耳山的土匪宋鱼儿抢了县委的药品，刘季文了解到这支土匪杀富济贫、心怀抗日，不愿与之动干戈，便带着刘正云、狄家烈上山讨要药品。刘正云等人与土匪比武，不仅要回了药品，还赢得了土匪的敬重。洪二子要带保安团除掉和他家有世仇的地主韩思起，并歼灭韩思起的私人武装“三韩会”，壮大自己的实力。
贺龙令姚霖、吴彬带领原属平山团的200名老红军返回平山县支援当地组建新的抗日武装。他们途中经过阜平县，去向晋察冀军区的聂荣臻司令报到。晋察冀军区四分区五团在平山成立，姚霖任团长，刘季文兼任第一政委，吴彬任政委。黄逸轩来向刘季文求助，他奉命轰炸日军飞机场，但飞机场藏在冀西山中，位置隐蔽，不容易找到，他请求帮忙寻找到飞机场的准确位置。慕容瑞雪带秋野知子去看林庄大屠杀后的景象，听幸存者讲述屠杀真相，策反了本来就具有反战思想的秋野知子。
日军审问百姓，百姓不肯泄露伤员去向被杀害。我村民激愤与日军拼命，又被杀死无数。刘正云欲赶去相救，被任冠秀死命拦住。日军的残暴行径激起了槐花村青年们的战斗意志，纷纷参军入伍。聂司令带着部队来到平山县考察，刘季文派刘正云保护聂司令。刘正云和慕容瑞雪来到高阳县找瑞雪的同学范明珠为八路军制作冬衣。明珠说服民间的织户为八路制作冬衣织布，但是织户却连连拒绝。原来因为之前有些织户为部队织布而被日军杀害，织户们认为有内奸向日军传递消息。在明珠的劝说下，一些织户愿意躲到明珠家的地下暗道为八路军织布。
三名小战士都被日伪军杀害。刘季文意识到八百新军去山西的事已被日军知晓，瑞雪自告奋勇前去报信。瑞雪追上刘正云的部队，告知他情况，可如今形势，他们只能继续前行。瑞雪带领一行人前去引开敌人，过程中她巧妙地利用战术牵制住敌人，躲进山洞脱险。刘正云利用伪军越过封锁线，慕容瑞雪也赶来汇合。刘正云继续上路顺利到达山西。新年到了，刘正云为同志们送上过冬的新棉衣和补给，战士们士气大振。梅梅和刘正云给战友们唱歌助兴。刘正云送梅梅出门，梅梅表现出对刘正云的心意。
战斗中，刘吉子为救刘正云牺牲，因为把新鞋让给战友，牺牲时光着脚。他母亲得知后日以继夜的做鞋，这事也激发了妇救会的妇女做鞋捐鞋的热情。刘吉子的双胞胎弟弟刘喜子来到平山团当兵。慕容瑞雪对战地记者说明鞋底纹理不同的含义。刘正云送麻药到医疗部。白求恩为抢救更多的伤员，抛却个人安危，将手术台挪到离前线最近的地方。日军围剿五台地区，平山团坚守阵地。白求恩为抢救伤员，不肯提前撤退。前线的战争和战地医院的救援同时进行。平山团最终阻击了反扑的敌人。
平山团政委任齐在战争中胳膊受伤，仍坚持战斗。因贻误治疗，不得不截肢。乡亲们知道政委受伤，都在门口为他祈福。手术在缺少麻药的情况下顺利进行，经过一夜的昏迷后任齐终于苏醒。平山团缴获麻药。刘正云奉命给白求恩送去从敌人车上缴获的麻药。日本人在路上布置了雷区，刘正云冒险趟雷区。就在快要走出雷区之时，爆炸发生，护送刘正云的同志壮烈牺牲。
同长谷联队的战斗中，王震旅长布置了“口袋阵”，逼长谷联队按他们设想的行军路线走，进入“口袋阵”。刘季文协助718团路宗孝、任齐作战。刘季文赶到战场，拿出他一直保存的五台山地区的地图，将有作战价值的地段提示给刘正云。可惜晚了一步，日军已经占领这三处有利地段，并且在两天内迅速将其搭建成军事碉堡。这个碉堡已经成为进入上下细腰涧伏击区域的最大障碍，如果强攻将造成巨大伤亡，于是派以力气大著称的大壮投掷手榴弹，成功炸毁碉堡。
上下细腰涧一片战火硝烟，敌人的尸体堆积如山，我军战士的鲜血也染红山涧。718团的将士已经跟日军开始了白刃战。白润雪在此战中英勇牺牲。此次战役八路军取得了胜利，还俘虏了11个日军士兵。面对战俘，任政委和蔼地讲解八路军对日军战俘的政策，战俘们非常感激。聂荣臻对此次上下细腰涧战役太行山平山团战士们展现的英勇奋战非常欣慰，特下嘉奖令，称赞他们是太行山上铁的子弟兵！
县委大院里摆放几张桌椅，贴着布标写着“平山团征兵报名处”。陈章等人正忙着为参军者登记情况。平山县内百姓拥军热情高涨，白润雪的弟弟也为了继承他哥哥的遗志，立志参军。应征入伍的新兵们身上都挂着光荣花，高高兴兴地预备从军。狄家烈带着众新兵离别家乡，去往山西平山团驻地。刘季文和陈章、翟大春召开会议，因冀西山区很可能是日军下一步扫荡的重点，所以白求恩大夫向聂荣臻司令主动请缨到平山来。
聂司令总结，要想最终赢得战争，就要坚持毛主席的方针，跟鬼子打游击战、消耗战、持久战。这次失败的作战计划提醒我们，打大仗、立大功的思想是万万要不得的。刘季文也开始向全队灌输配合游击队打“麻雀战”打“持久战”的作战方针，这也再次印证了毛主席《论持久战》的正确性、前瞻性。平山团接到回防延安的命令，指战员们排成两路纵队，向送别的老百姓告别。路宗孝带领大部队西渡黄河，又给抗大二分校发去电报，请教员们务必监督刘正云完成学业。
刘正云和张仲瀚利用山中地形，在山头吸引敌人的炮火。日军中计，想要一鼓作气攻下山头，炸平山顶。719团在第一波进攻中无人员伤亡，一连射杀了好几名炮手，日军顿时没了主力炮火，进攻上山的步兵也损失惨重。但是日军领头人仍不放弃进攻，并且在观察719团的动向之后，认为719团一定有一个隐蔽的藏身地点。刘正云在山顶伏击日军，等待日军全军都去进攻山头之后，刘正云抢了日军的炮火，从后方攻击日军，日军在两面夹击之下，撤回县城。
陈庄战斗，我军在村南和日军发生激战，刘季文带领716团赶到支援，八路军歼灭大批敌人，缴获大批武器，成果斐然。军队举办了一场文艺晚会，庆祝陈庄战役的胜利，贺龙和村民们一起看戏，将自己的外套借给村民穿。戏文中临时加了对贺龙的夸赞，贺龙却表示这是党和人民的胜利不是自己个人的。贺龙的虚怀若谷，令刘正云深受教育。平山团来到了黄河边，见到了壮观的黄河，知道了毛主席就在河对面的延安。路宗孝对战士们说，这次359旅的任务是保卫黄河，保卫延安。
