《兩個小八路》主要講述了在硝煙彌漫的抗日戰(zhàn)爭時期，孫大興和武建華這兩個小八路成長為英勇的革命戰(zhàn)士的故事。1942年，年僅十三歲的小八路孫大興的爸爸孫連長在戰(zhàn)斗中犧牲了，孫大興悲痛萬分，他發(fā)誓要為父親報仇。在一次行軍的過程中，孫大興因為思念父親而一時溜號，意外摔到山溝，導致腿部受傷，無法繼續(xù)前行。組織決定派小衛(wèi)生員武建華護理孫大興，到我地下黨員家中養(yǎng)傷。于是，大興和小武分別以木匠靳錫五的小學徒和劉大爺?shù)耐鈱O的身份在劉集隱蔽下來，并協(xié)助地下黨員開展革命工作。
1943年，八路軍小戰(zhàn)士孫大興腿部受傷，組織決定派小衛(wèi)生員武建華護理孫大興，到敵占區(qū)我地下黨員家中養(yǎng)傷。于是孫武兩人便以木匠靳錫武的小學徒和劉大爺?shù)耐鈱O身份在劉集隱蔽起來。日偽軍強拉民夫，在田鎮(zhèn)長家囤積糧食。
大興和小武乘夜色鉆進田鎮(zhèn)長院內，放火燒了敵人的糧囤。他們的冒險行動打亂了組織的安排，受到了嚴厲的批評。日寇蓄謀更大的掃蕩計劃。一天，劉集的偽軍中隊突然開走，隨即開來了一支莫名其妙的日軍。
老靳帶著大興和小武，摸清了敵人的真正意圖。緊要關頭，大興毅然決定自己留下吸引敵人，讓小武帶情報向部隊奔去。獨立三團得到小武送來的情報，立即行動部署戰(zhàn)斗。敵人遭到了殲滅性打擊。
