日軍的第一批援軍提前到達徐家寨，為了讓電報室的武忠義(王挺 飾)和小四川(蘇茂洋 飾)專心完成任務，大魁一人出去將日軍的援軍引到小樹林里，聽到槍聲的武忠義意識到計劃有變，他讓小四川趕緊加快發報速度。在軍營外等待接應的三湖等人向天放空槍吸引回日軍援軍的注意力，讓他們誤以為自己上了八路軍的當。呂修文(史光輝 飾)帶著幾名隊員換上日軍軍裝朝軍營里面的日軍開槍，開槍后三人趕緊逃走，此時從小樹林出來的援軍來到營地前，被軍營里的日軍誤當做假日軍開槍，火力兇猛的雙方打了起來，而武工隊在一旁看熱鬧。

武忠義讓小四川給日軍根據地發電報，聲稱營地已經被攻占，要求前田(阮巡 飾)指揮官繼續派援軍支援，以為徐家寨是八路軍主力的前田趕緊派出了第二波援軍。看雙方日軍打得差不多后，三湖和武忠義里應外合將剩余的幾名日軍解決。武忠義找到日軍的火炮，他請一直擔任國軍炮兵連連長的呂修文上前，炸毀日軍的軍火庫。盡管開始有些手生，但呂修文很快掌握了日軍火炮的技術要領，成功炸毀日軍的軍火庫和補給站，這下日軍受到重創，不僅沒了軍火也沒了生活物資。

第二波日軍援軍抵達徐家寨軍營，武忠義帶隊在外面打他們，得手的呂修文從營地里用炮轟炸外面的日軍，小四川則趁亂又逃走了。武工隊漸漸處于劣勢，武忠義要帶隊撤退，這時鐵鞭(郭柏松 飾)帶著寨子的弟兄們及時出現，從另一邊幫忙解決日軍，第二波援軍被兩面夾擊全部消滅。打完勝仗后，武忠義除了拿走炮和一些合適的槍支，剩下的軍火全部送給了鐵鞭。

日軍受到重創，掃蕩八路軍根據地的計劃不得不被迫停止，日軍大本營極其生氣，小泉(朱瑞祥 飾)司令甚至上手抽前田巴掌。反思過后，前田準備從礦區下手，讓礦區的老板們貢獻金錢，供日軍休整部隊。