《不停站的列车》讲述了发生在4255次列车上的一场紧张追捕。新洲车站站台上人潮涌动，距离开往建三江的列车发车还有五分钟时，警长雪梅、列车长荷花带领“三八女子列车组”登上列车。与此同时，上级公安部门派来的考察组成员石峰警官和同事柳青也一同上车。谁也没有想到，遭全国通缉的犯罪嫌疑人张宏伟，竟和女友李婷混在人群中登上了这趟列车。
列车驶离站台后，回到办公室的值班民警李明忽然想起，自己刚才在站台上撞到的一名旅客似乎十分眼熟。在同事的提醒下，他判断那名旅客正是被全国通缉的爆炸、贩毒嫌疑人张宏伟。消息上报后，铁路公安局立即展开行动，并责成周局长负责指挥抓捕。
此时，列车正飞驰在辽阔的田野间。车厢里，柳青与李婷、石峰与张宏伟分别在硬座车厢和卧铺车厢中相对而坐；列车外，铁路公安局指挥部内，周局长和刘跃正紧张分析案情。
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