铁道游击队2战后篇讲述了1945年抗日战争胜利前后的故事。笼罩中国大地长达8年的战争阴霾即将散去，日本帝国主义的侵略野心也在中华儿女坚定不屈的抗争下遭到重创。然而，在山东枣庄一带，仍有妄图维护“大东亚共荣圈”的顽固分子负隅顽抗，其中便包括盘踞当地的宪兵司令松尾。为彻底铲除这一祸患，刘洪带领的铁道游击队派长枪队长孙玉田潜入伪军内部搜集情报，却没想到孙玉田背叛革命，成为威胁游击队安全的隐患。与此同时，侥幸躲过游击队围剿的松尾改名换姓，混入黑帮，继续与游击队周旋对抗。没过多久，国共内战爆发，各方势力纷纷汇聚碰撞，铁道游击队也由此迎来新一轮艰苦卓绝的挑战。
