1941年8月，日軍崗崎大隊掃蕩八路軍根據地，暗地里，日軍少佐吉川率領一支兇殘善戰的日軍特別挺進殺人隊將槍口悄悄對準了根據地黃崖山兵工廠的專家團們。

八路軍特務團團長呂萬才(呂良偉 飾)臨危奉命支援陣地。突然，呂萬才發現少了一個排的戰士，偵察營長張大寶(孫松 飾)報告，在穿越黃崖山山梁的時候和一股日軍小隊發生了交火，由于著急趕到阻擊集合地點，只留下了一個排的兵力進行追擊。呂萬才感到莫名的恐懼，他立即緊急回援。

特別挺進殺人隊偷襲成功，兵工廠的專家團幾乎全軍覆沒，張華清教授為了保護自己的實驗數據緊緊同日軍特戰隊員小野拉扯在一起，張大寶趕來營救，小野驚慌開槍射傷了張華清，倉促間扯下一頁張華清手中的實驗數據后撤退，挺進殺人隊消失在山谷中。

張華清奄奄一息，臨終遺言：自己的學生已在由德國返回中國的船上，他的代號叫“槍械師”，將借道上海來到黃崖山完成自己未盡的研究。

雷霆槍神海報

呂萬才因作戰失誤面臨軍法處分。上級領導嚴斥呂萬才，要求呂萬才組織一支精干的小分隊，趕往上海護送“槍械師”進入太行山根據地。“槍械師”是八路軍軍工研發的唯一希望，呂萬才要么帶回“槍械師”，要么軍法處分!

北平日軍華北派遣軍總部，吉川少佐獲得岡村寧次親自頒發的帝國勛章。并得到最新任務：率領特別挺進殺人隊趕往上海，截殺“槍械師”!

為帶領小分隊順利進入上海，呂萬才冒充土匪襲擊晉綏軍與上海大亨杰森(謝君豪 飾)做非法生意的商貿隊，一場混戰后，商貿隊被控制關押在了一個小院里，為了保持與上海大亨杰森的聯系，呂萬才帶上了商貿隊的師爺葛師爺。

呂萬才未到上海，日軍已經給他一個下馬威，上海日軍情報中心，被俘中共江北特派員老肖遭受刑訊精神崩潰。老肖招供“槍械師”后天將會乘圣達西號郵輪抵達上海。八路軍上海方面的接頭人叫龍五湖。