1941年秋，日軍集中5萬多兵力對我山東八路軍根據地進行掃蕩，以多路多梯隊分進合并，鐵壁合圍，企圖一舉摧毀根據地，消滅我領導機關和主力部隊。八路軍115師獨立團3營堅守沂蒙山某陣地，戰至最后一人，但還是讓日軍撕開一個口子，營長趙大魯在戰后被抬回去搶救。在敵眾我寡的情勢下，總部首長決定將部隊、機關化整為零分批突圍，保育院也在轉移之列，把孩子交給老百姓并不安全。
田小二在廚房里故意鬧事，他想被開除，保育院王院長要拉他去見祁政委時田小二才承認錯誤。八路軍被服廠在轉移途中被日軍襲擊，保育院轉移的時間還沒消息，三團郝團長轉移前找到王院長將一封信交給她。日軍的鐵壁合圍計劃進展沒想象中的順利，日軍第十七師團中將細川元敏命人尋找八路軍總部。
保育院的胖嫂十分樂觀，祁政委的研究撤退線路時被兒子豆豆打擾，豆豆被訓斥，豆豆媽進屋后讓他去院里等著，豆豆才回到兩人身邊不到半年，她想將豆豆交給王維若，但祁政委準備解散保育院。王維若了解情況后找首長反映情況，她拿出家長們的信讀起來，那些信實際上就是寫的遺書，首長們聽完后都流淚了，王維若提出保育院轉移的條件。
田小二是保育院的混世魔王，他也想上戰場打鬼子。王維若回到保育院后準備給孩子們新增課程，他們要做好長行軍的打算，新來的醫生呂振邦要和保育院一起轉移，保育院里大多數是烈士們的孩子，他們轉移時祁政委將腰上的配槍交到王維若手上，還將田小二叫到跟前囑咐一番，田小二看到他口袋里的懷表后借擁抱之機將它偷走。
日軍飛機突然襲擊15師獨立團駐地，隨后日軍騎兵發起攻擊，八路軍的撤退迫在眉睫，祁政委最擔心保育院在撤退途中遇到危險，他想起趙大魯。趙大魯的右手殘廢，但經過康復訓練還可能恢復，他急于返回部隊。王維若率保育院來到賈家峪村，護送他們的只有一個班的兵力。趙大魯因傷要算在醫院的轉移編制，但他穿起軍裝要返回戰場，剛一上馬就從上面摔下來，等再上馬時被祁政委攔住。祁政委安排“神槍手”趙大魯前去協助保育院安全突圍。
趙大魯不理解祁政委的做法，他拿起槍要將子彈上膛時才意識到左手不行，祁政委命令他堅決完成任務，趙大魯只好前往，護送保育院的警衛班是從部隊首長身連抽調的，趙大魯決定馬上出發，他有兩個條件，祁政委將他的馬送給趙大魯，趙大魯還想完成任務后返回前線，祁政委答應下來。
日軍對村莊進行偵察，田小二和祁豆豆在屋內打鬧，祁豆豆看到他爸爸的懷表在田小二身上，田小二謊稱是祁政委送的，那懷表是周副主席送給祁政委的結婚禮物。保育院轉移人員在賈家峪村的一戶村民家中住下來，偵察日軍聽到喊叫聲音后前去查看情況，邵班長將明哨改成暗哨。
呂振邦幫村里婦女生產，胖嬸的兒子小胖偷吃饅頭時被胖嬸發現，他也是饑餓所致，王維若勸說之下才分開兩人。偵察的一名日軍被警衛班打死，另一名逃走，邵班長建議連夜轉移。日軍得知保育院的情況后猜想賈家峪村的是師級以上部隊，他們決定馬上趕過去。呂振邦為孕婦做手術，主要是孕婦胎位不正。保育院在老鄉賈旺財的指點下連夜趕往后山躲藏。
賈旺財的老婆經過手術后順利生下一名嬰兒，賈旺財打算將老婆送到大伯家中，還給兒子取名邦邦。日軍來到賈家峪村時賈旺財送呂振邦上山，賈旺財的老婆和兒子邦邦留下在村里，賈旺財趕回家時被日本人抓起來，他媳婦也被帶出來，日軍要知道八路軍的下落，被逼之下賈旺財只好帶日軍上山，邵班長準備在山口阻擊日軍，王維若繼續向山里進發。
賈旺財的媳婦因怒斥日軍時被殺害，邵班長帶人對日軍發起攻擊，賈旺財借機躲藏起來。
王維若和于老師回到山口時看到邵班長等人已經犧牲，日軍的尸體也倒了一地，王維若拉著于老師離開，她們要帶著勇氣繼續前往。趙大魯路過賈家峪村時帶走了賈旺財媳婦手里抱的孩子，他也在不時地尋找保育院，王維若回去后向孩子們說起邵叔叔等人去打日鬼子了，剩下的路要他們自己走，田小二等人不懼怕前方的困難。
孩子們看到王維若和于老師留眼淚，于老師擔心賈旺財會繼續出賣他們，還指責胖嬸話多，到李家村還有兩天路程，途中遇到的情況都是不可預料的，于老師建議往回走再讓祁政委保護他們，王維若表示反對，她堅持要去李家溝。趙大魯在途中為保護嬰兒讓馬趴下再坐上去，荒郊野外也沒法找吃的東西，嬰兒因餓哭叫的厲害，趙大魯聽到羊叫的聲音后悄悄摸過去將羊捆起來，那羊正好有奶，趙大魯將奶擠出后放在葫蘆里喂給嬰兒，他為其取名叫棒棒。
祁豆豆向呂振邦問起邵叔叔是不是犧牲了，田小二明白他們已經死了，呂振邦不好回答，她為孩子們講明道理，王維若讓于老師帶孩子們唱歌來分散他們注意力。岡村命人活捉保育院的孩子們，他們想以此來要挾八路軍的作戰部隊。趙大魯牽著馬來到保育院休息的地方，他一眼就認出王維若，還拿出祁政委的信，王維若集合隊伍，她看出趙大魯帶來的羊是偷來的，趙大魯讓他們換上衣服后馬上離開，王維若接過趙大魯手上的嬰兒。
呂振邦認出那嬰兒是自己接生的邦邦，身上還發現那個穿透的核桃。田小二找趙大魯聊天，他自稱十五歲，趙大魯看出他志氣不小，田小二不想和女人們呆在一起。日軍準備在半路上攔截保育院，清水認為活捉他們不成問題。趙大魯催促王維若馬上出發，李呼嚕學田小二變魔術而吐了彈殼，呂振邦讓他平躺下來，還安排胖嬸找野韭菜服下，等李呼嚕拉屎的時候再看情況。日軍通過飛機空降特種兵跟隨清水去執行任務。
于智華拿著干糧給趙大魯送去，她聽說過他做手術的情況。日軍在賈旺財的帶領下踏上尋找保育院的道路，賈旺財還不知道媳婦已死。王維若聽人說起過呂振邦的事跡，呂振邦曾給很多大人物看過病，李呼嚕拉出彈殼后眾人收拾行裝準備出發。