1944年秋，八路军晋察冀根据地最隐秘的“红星兵工厂”位置泄露，日军一支百人精锐中队已出发清剿。因主力部队在外作战，负责外围警戒的只有九人：被降职的警卫排长赵铁头（曾在百团大战中因“临阵犹豫”导致三名战友牺牲），以及七名刚从国民党溃兵中收编的问题士兵，外加一个14岁的兵工厂学徒。他们只有一挺轻机枪、两箱手榴弹和一条山间小道。赵铁头没有选择伏击或死守，而是带着七人在三天内，用兵工厂边角料和废弃矿井，将整条峡谷改造成一座连环机关阵。日军进入后，遭遇的不是枪林弹雨，而是独轮车雷、落石摆锤、蜂蜜火攻和地陷陷阱。但机关用完，日军还剩三十人。赵铁头把步枪交给学徒：“你回兵工厂报信，我在这里等你回来——如果我还在。”
国产战争片里罕见的“工兵思维”叙事，不靠热血冲锋而靠智斗和地形。每个逃兵都有自己的懦弱故事，最后峡谷决战时每个人都完成了自己的“归队”。赵铁头那个“临阵犹豫”的真实原因在片尾揭晓时，足以让硬汉落泪。
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