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“七七事变”后，国共两党摒弃前嫌共同抗战。李德明（贾一平 饰）因未婚妻共党身份受牵连，被川军列为共党嫌疑犯，团长林修然（周明汕 饰）为让外甥李德明参加抗战，用尽了无所不及的手段。靠上峰关系插进部队的李德眀引起众怒，他只好用行动证明自己不是孬种，抯任了全师的敢死队长，不料首战遭日军炮兵猛烈轰击，损失惨重。带队归建的李德明路遇化装成日军的八路军团长，得知川军早已撤离，他毅然加入了八路军的临时阻击部队。伏击战打完后，他仍然要率川军归建，最终返回川军总部。洪湖整编后，李德明升仼独立营长，随后川军北上山东抗日。在滕县保卫战中，他们面对数倍于己的敌人，展开了数日搏死拼杀，直致流尽最后一滴血......
1937 年 8 月，日军制造固镇惨案，川军奉命北上增援。返乡度假的李德明被紧急召回，却因恋人梅月君的地下党身份，被列为 “共党嫌疑”，军籍岌岌可危。他拒绝梅月君提前完婚的提议，与恋人不欢而散。舅舅林修然为保其报国资格，不惜向军长以人头作保，才暂时稳住局面。
林修然为李德明谋得排长一职，可他刚到连队就因 “学生兵” 身份，被骚鸡公等老兵排挤，新军装被污、皮鞋成夜壶，争执后还被关禁闭。与此同时，梅月君在省府新闻发布会现场险遭特务暗杀，虽因误杀侥幸脱险，却仍因叛徒出卖，处于特务缉拿的险境中。
林修然摆酒欲提拔孙和为炮兵连长，孙和却负气离队。李德明养伤时拦下舅舅对群殴士兵的严惩，还主动致歉并自掏腰包请老兵喝酒，成功收服人心。另一边，梅月君因身份遭党组织怀疑，与被特务收买的内鬼肖玉爆发冲突，处境愈发艰难，幸而组织后续查清肖玉身份将其处决。
梅月君冒险与李德明在客栈相见，二人仓促举行简易婚礼后便忍痛分离。川军正式开拔前线，李德明率排奔赴晋东北。党组织解除对梅月君的审查并安排转移，可她执意逃离，决心冲破险阻前往前线，寻找自己的丈夫。
山西教师方琴组织学生为川军筹备宿营地，获士兵感激。日军认定川军战力孱弱，而李德明与晋绥军柴万红部因战术起赌约，输约后当众下跪，以诚意化解两军协作隔阂，不仅赢得晋绥军将士尊重，还为后续联合作战筑牢根基。
李德明趁夜率队奇袭日军营地，成功斩杀日军中队长，凭此战功被提拔为连长。负气离队的孙和恰好归队，目睹其英勇后彻底改观。日军联队长介川暴怒，撤换指挥官并命野岛仓二接任，随即对川军阵地展开猛烈轰炸，工事损毁严重，士兵伤亡陡增。
为摧毁日军炮兵阵地，李德明奉命组建敢死队，队员们出发前互留照片作生死纪念。不料敢死队途中遭日军埋伏，38 名队员仅 9 人生还。面对重伤战友，孙和主张处决以免被俘受辱，李德明坚决反对，二人爆发激烈冲突，最终孙和含泪执行，李德明悲痛不已。
李德明因想放走重伤员被林修然痛斥，孙和为护他主动揽责遭禁闭。方琴女扮男装参军寻亲，被李德明识破身份。日军派汉奸劝降，李德明将计就计，假意谈判摸清据点位置，带队奇袭端掉日军弹药库，缴获大批补给，缓解了部队物资危机。
方琴获准随军行动，与李德明协作渐生默契。柴万红因屡遭撤军命令心灰意冷，萌生退意。李德明带队夜袭日军哨所，方琴悄悄随行协助，二人配合默契，成功全歼哨所日军。柴万红看在眼里，察觉方琴对李德明的心意，心中暗自失落却仍坚守防线。
方琴向李德明袒露心意，被其以已有婚约婉拒，柴万红借机示爱也遭回绝。川军行军至马家梁子，突遭日军伏击，队伍伤亡惨重。危急时刻，新兵李猫展现惊人枪法，孤身击毙数名日军，成为扭转局部战局的奇兵。梅月君辗转至前线，却因战局混乱与李德明擦肩而过。
李德明带方琴、柴万红假扮送葬队伍潜入平遥城，当场戳穿汉奸冯宝山的卖国行径并将其处决，顺利收复平遥。可二战区司令阎锡山却状告川军 “不听调遣”，请求将川军调离山西，军委会随即下令，命川军转赴山东五战区，将士们愤慨却只能奉命开拔。
川军将士得知被调离山西，皆愤慨自己遭 “抛弃”，李德明代表独立营立下誓言，要在山东战场为川军正名。柴万红因眷恋故土，决定留下加入八路军，临别时再次向方琴告白仍未获回应。方琴坦言心系李德明，柴万红含泪告别，李德明率队踏上奔赴山东的征程。
独立营在韩家寨休整，懂日语的青年姚拯国被李德明招募为翻译。梅月君历经艰险寻至韩家寨，与李德明短暂团聚，此时她已怀有身孕。因战事紧急，二人匆匆分离。日军趁机占领曲阜，守将常冠三弃城而逃，五战区随即给川军下达收复曲阜的指令。
李德明率队乔装成商贩潜入曲阜城，与城内日军周旋。姚拯国偶遇昔日同学高远，而高远已是日军翻译，姚拯国借机套取日军布防情报。李猫在巷战中精准狙击，击杀日军少佐并缴获机密文件。独立营凭情报伏击日军运输队，歼敌众多且缴获关键电台。
独立营截获日军将突袭临沂机场的情报，李德明决定联合作战，与当地八路军小队协同行动。深夜，两队人马突袭机场，成功摧毁多架日军战机，打乱敌军部署。战斗中，姚拯国为掩护战友被炮弹击中牺牲，李德明痛失战友悲痛万分，而梅月君已在重庆产下一子。
独立营因临沂机场战功获整编，李德明升任营长，孙和、李猫等人也获提拔。部队开赴临沂增援，途中遭遇日军先遣小队，李德明指挥设伏，利用地形优势全歼敌军，缴获不少武器。临沂战局吃紧，上级加急下令，命李德明部星夜驰援被围困的藤县。
藤县已被日军围困多日，守军方师长率部死守，伤亡惨重。李德明率独立营冒日军炮火强行入城增援，与在此地救治伤员的方琴重逢。日军精锐部队抵达，野岛仓二亲自坐镇指挥攻城，重炮持续轰击城墙，多处城墙坍塌，守军防线接连出现缺口，形势极度危急。
李德明率队死守城墙缺口，多次打退日军冲锋。方琴在抢救伤员时被流弹击中，幸得李猫及时救下。日军调来坦克突破防线，田大雷与向光荣此前还为六块大洋争执，此刻却携手抱炸药包冲向坦克，二人壮烈牺牲，成功炸毁先头坦克，为防线争取了喘息时间。
日军攻破藤县城门，李德明率残部转入巷战。李猫为掩护大部队撤退，独自引开日军，却被野岛仓二围困在一处院落。他凭借熟悉地形神出鬼没，接连击毙数名日军。野岛仓二恼羞成怒，调来大炮对院落无差别轰炸，院落化为废墟，李猫壮烈殉国。
李德明与孙和、孟光德等二十余人退守民居，继续与日军周旋，可部队已弹尽粮绝。重庆方面误传李德明已殉国，梅月君得知后悲痛欲绝，抱着幼子在灵堂前守孝。藤县最终失守，消息传回川军总部，举国为之震动，川军的壮烈牺牲也赢得了各界敬意。
