1937年淞沪会战，奉命增援的川军某团一上战场便与日军遭遇，夺回了战略要地顿悟寺。日酋震动，日军大佐桥本请命出击，日军大举反攻，双方展开拉锯战。为减少伤亡，连长张抗不顾督战组军官杨彪的阻拦，打下了日军的炮兵校射汽球，战友却因此牺牲。杨彪怒斥张抗目无军纪。数日苦战，张抗所在团上至团长下至连排级军官基本战死，被炮弹炸晕的张抗醒来时阵地已经被敌人占领，他单枪一人向江苏方向行进，多次遇险被友军救下。

　　回到四川的张抗被任命为即将赶赴山西前线的川军王铭章师某团连长。兵痞吴天禄领着一帮袍哥与其作对，张抗整顿军纪深得团长靳继忠赏识。王铭章师即将开拔，士兵王长生的妻子郑桂芳来探望丈夫，并带来王父送的一面死字旗。誓师大会上，122 师师长王铭章用“死字旗”激励全体出征将士。

　　靳团到达山西，与日军桥本联队遭遇，靳团渐渐不支。八路军某部为救靳团突袭桥本联队，靳团得脱，战后两军交流经验、联欢。八路军的游击战术，靳团上下深以为然。在淞沪战场与张抗相识的特务处督查葛薇也来到靳团，为了靳团与八路军的合作，葛薇与张抗几番争执。

　　王铭章师在山西得不到给养，决定攻打被鬼子占领的平遥县城，张抗、杨彪联手智取平遥城，而平遥城也成了国军在抗战中夺回的第一座县城。在阎锡山的排挤下，王铭章师奉调山东划入第五战区，据守滕县。靳团被部署在滕县外围。杨彪在两下店侦察时发现一个日军重炮阵地，张抗带人将日军重炮悉数摧毁获师部表彰。师部命靳团进行类似两下店这样的袭扰战。张抗、杨彪各自出击，在小雪村和凫村一带击毙前往两下店视察的日军少将岛田荣吉、歼灭日军一个运输队。日军重兵围攻滕县，靳团在向滕县靠拢时遭遇桥本联队阻击，滕县失守，师长王铭章战死。重伤昏死在战场上的王长生被当地百姓救起。

　　张抗同学夏之悦受母校华西大学所托，带着学校筹集的药品加入了赴前线慰问的劳军团。王长生妻子郑桂芳偷藏在劳军团卡车中被发现，众人欲赶她下车，却遭遇土匪劫道。劳军团员晓之以理，土匪最终放劳军团离去，郑桂芳因表现勇敢为劳军团所接受。

　　奉命归川征兵的焦营长率新兵营赶赴前线，路遇赴127 师特务营上任的杨彪且遭遇日军，焦营长带着一排人掩护新兵营撤离，一排人全部牺牲。焦营长和新兵干猴儿被俘，被杨彪救出。王长生伤愈寻找部队，与杨彪、焦营长等人相遇，途中遭遇一伙伪装成国军的鬼子，王长生等人尾随鬼子，粉碎了鬼子欲偷袭国军某集团军指挥部的计划。事后战区情报部将焦营长、王长生等人组成特别行动组，在敌后进行情报收集和袭扰行动，代号“暴风”。葛微带着战区派来的政训队副队长李波来到靳旅，其对张抗心存敌意，屡次为难，靳旅官兵对政训队抵触不已。

　　升任日军旅团长的桥本发现一个罕为人知的隘口可直达靳旅驻地天王寺，而敏锐的张抗也偶然知道了这个隘口的存在，桥本偷袭失手。靳继忠决定对桥本实施报复，打下了日军的物资中转站桃花坞。桥本趁靳旅攻打桃花坞之际再袭天王寺，靳旅撤入山中，撤退途中政训队长葛薇却不幸被俘并被鬼子强暴，张抗和杨德贵将其救下，张抗对葛微心生情愫。杨彪的特务营与焦营长带领的“暴风”小组配合，攻占了鬼子长江沿岸的石木山要塞，帮助国军重炮部队封锁住了长江航道。

　　历经磨难的劳军团终于来到靳旅，张抗与夏之悦重逢，夏之悦却因张抗、葛薇二人的“暧昧”心生不满。夏之悦和郑桂芳来到川军师部医院交付药品，夏之悦施展所学，为黄院长赏识，黄让夏之悦、郑桂芳留在医院。

　　奉命攻打翠云岗的靳旅，因地形不利陷入被动，被日军滨步旅团围困，小兵黑娃在战斗中牺牲。奉命救援的杨彪将滨步旅团引向不按原定计划出击的中央军 113 师，替靳旅解了围。“暴风小组”在偷袭日军机场时，被汉奸金大麻子发现，任务失败，干猴儿牺牲。就在暴风小组欲和杨彪联手除掉金大麻子时，杨彪的行动小队却遭金大麻子伏击，杨彪大怒，带人去县城戏院欲暗杀金大麻子，险些被害。暴风小组救出杨彪，被困在戏院里的毛弟被戏班名角小翠仙救下带回家中，无意中听到金大麻子欲劫日军运药车并栽赃川军的情报。杨彪和暴风小组将计就计借日本人之手除掉了金大麻子夺下了药品。

　　张抗父亲在日机空袭时为救孩子遇难。张抗得知消息，强忍悲痛，面对以左右钳形攻势合围川军的桥本旅团、池田旅团，提出以桥本旅团将经过的尖山咀为阻击阵地，迟滞并诱其夜宿下庄后以迫击炮阵将其歼灭的作战方案。靳旅与新四军联手将桥本旅团诱入下庄，重创桥本旅团。

　　郑桂芳赴杨彪部打听丈夫王长生的消息，在大华山发现日军埋伏，她领着杨彪部脱离了包围圈并找到了日军联队部将其全歼。

　　密码破译专家苏兆轩被日军俘获，杨彪和暴风小组将苏兆轩救出后却在罗店镇遭遇阻截，张抗奉命接应杨彪，最终在新四军的帮助下成功脱险。事后，张抗将一车鬼子的弹药全部给了新四军，由此被政训处以通共的罪名拘捕。

电视剧壮士出川剧照

　　暴风小组也因与新四军来往过密，被战区情报部遣散并灭口。王长生、焦营长、毛弟三人逃到新四军游击队队长老景处，老景告诉他们，日军此时正准备大举进攻杨彪驻守的机场。事态紧急，只能电报告知，于是众人冒险进入城中日军宪兵队大院，盗用鬼子电台向杨彪发出电报，焦营长被鬼子打死在电台前，而负责掩护的景队长也壮烈牺牲。王长生、毛弟回归靳旅。

　　张抗被捕，靳旅上下震动，吴天禄等欲杀李波，被靳继忠拦下。葛薇为救张抗积极奔走。杨彪找到军部政训处，称弹药是他送的，与张抗无关，并要求以自己换出张抗。多方努力下，张抗最终获释。

　　1945年初，日华北派遣军集中10万兵力分南北中三个方向向国军第五战区所辖的豫西、鄂北发起攻击，目标直指第五战区长官部所在地老河口，靳继忠师奉命固守老河口，而担任日军主攻部队的正是桥本旅团。靳继忠、张抗率部在老河口城外马头山阻击桥本三日后退守城中，日军攻进老河口城，双方展开激烈巷战。死战数日，张抗、杨彪、靳继忠、葛薇、夏之悦、郑桂芳、吴天禄、王长生等一一战死，死字旗在老河口城的废墟上飘扬…