梁雅优想用自己换出宋亚娟，高木却以梁文山命相胁，逼问梁雅优小泉是否就是田二林。梁不肯说。但高木却从梁的眼泪中得到了答案。高木没对二林、三林下手，反倒放了宋亚娟，并请三林为他守哨卡。二林设法进入工厂，见到大林，得知细菌机器真相。兄弟俩约定，大林拖延时间，不让机器运走，等二林带人来炸工厂，毁机器。三林终于得知宋亚娟是处女之身被奸污，愧对宋，答应要娶宋亚娟为妻。三林正准备带着母亲、宋亚娟逃亡，二林却来找他帮忙，合力炸工厂。

二林来不及炸工厂，大林就同大个、石头被押往基地，机器也即将被送走。兄弟商议路上劫高木车队。二林得知高木要三林替他守哨卡，很高兴，确定了高木的运输路线--其实是高木利用三林，故意给二林送出假消息。三林出发去哨卡，却发现自己的队伍已被日军渗透。大林进入基地后，在大个、石头的掩护下暗查基地地形。三林一到哨卡就被日军控制起来。小藤原带着车队出发，地下党、八路军一路监视跟踪，终于在城外押运队伍里看到三林身影--其实是日军冒充的。地下党以为机器就在这个车队里无疑了，却不知高木正带着真正的机器从另一条路悄悄赶往秘密基地。

二林带人回家救母亲，发现母亲和宋亚娟都被高木带走了，这才发现上当，赶紧去城外通知同志们，结果晚到一步，我军队伍中计，除老催外，全部牺牲。麻雷子牺牲自己，掩护三林从哨卡逃出，与二林会和。三林这才知道中了高木诡计。大林查出敌人存放细菌原液的地方，但故意拖延工作另浅田愤怒，杀死大个，以儆效尤。大林继续战斗，破坏了造细菌的机器，行动暴露，石头牺牲。日军专家抵达基地，大林失去作用，潜准备拿大林做活体解剖。日军医院里将梁文山父女被列入运往基地的人体实验品名单，梁文山掩护梁雅优逃出。梁雅优中弹，临死前见到三林，说出敌人“马路大”的秘密。三林请土匪王振海半路伏击运送“马路大”的车队，他与二林等人则化妆成日军医生和“马路大”混上汽车，潜入基地。

大结局

抵达基地后，三林找到了母亲和宋亚娟，二林从敌人屠刀下救下大林。高木、潜田震惊地发现竟有人闯入基地。八路军大部队赶到，围攻基地。三林趁乱救出母亲和宋雅娟，不料刚一逃出就被敌人打散，田母被高木劫持。大林、二林、王慧芸捣毁了机器，杀死了浅田，找到细菌原液，为销毁细菌原液三人来下到地下寻找焚尸间，欲将细菌原液烧毁。高木带着田母返回基地防空洞，三林、宋亚娟追入。高木逃脱，三林迷路摸到地下焚尸间，三兄弟在此相遇，高木却突然挟持着田母赶到。宋亚娟出现在高木身后，突然袭击高木，几人将高木制服，开始焚烧细菌原液。敌人援军赶到，为彻底摧毁基地，我军只好将基地爆破。基地被炸，处在防空洞的焚尸间眼看坍塌，千钧一发之际，几人意外发现秘密通道。三兄弟完成了任务，从秘密通道成功逃脱。焚尸间坍塌，将高木埋葬。