故事发生在抗战时期的华北平原。堡垒村高家庄遭到日军少佐山田和汉奸汤丙会的偷袭，民兵队长高传宝设计将敌人引开，但狡猾的敌人分几路包抄，情况危在旦夕，关健时刻，渔民小兴与爷爷掩护了他们，但爷爷却不幸牺牲。秋天来临，高老忠号召全村改造地道打击敌人，但消息被敌特侦察到，高家庄付出了惨痛代价。赵区长针对以往教训，组织民兵学习毛主席的《论持久战》等著作，充分发挥大家的想象力和创造力，把全村的地道连成一片，形成了消灭敌人的地下长城。在一次战斗中山田暴毙，敌人又派出继任井上卷土重来......

动画片《地道战之英雄出少年》围绕经典作品《地道战》进行再创作，以孩子的角度切入，塑造出能走进当代小朋友们心中的“抗日英雄”形象，传承爱国主义精神。高小铁的爹为了掩护村民被日本侵略者杀害，高小铁要给爹报仇却屡次遭到大家的阻拦，他无法理解——躲藏在地道里也是一种战术。在武工队队长马玉海的教导下，他逐渐明白论持久战的重要意义，明白了“轰轰烈烈的对战是英雄，不让鬼子安生也是英雄”。最终，高小铁与臭娃、妞妞以及小狗来福几个小伙伴一起发挥聪明才智，协助武工队及民兵们利用地道打败了山本为首的鬼子，取得了胜利。