抗美援朝期间，美帝轰炸鸭绿江大桥阴谋破产后，派遣特务马小飞潜入我东北，同暗藏的特务吴济春勾结，指使特务徐福祥颠覆我军用列车未遂后，又将徐暗杀灭口。我公安科长高健发动群众展开反特务斗争，从而发现了马小飞和吴济春的勾结。为了弄清敌人的阴谋，高健冒充被我逮捕的特务顾野平，打入敌特内部，并让铁路服务员何兰英充任特务的报务员，掌握了敌人的活动计划和全部名单。马小飞和吴济春阴谋在三处同时破环我铁道运输线，我公安部门在敌人破环前采取了行动，高健与特务马小飞在列车上经过一场激烈的搏斗，排除了马安入定时炸弹，使我军用列车胜利通过长岭隧道，把大批军用物资运往朝鲜，给予美帝以更沉重的打击。

《喋血大动脉》是中国屏幕上第一部表现铁路警察沸腾生活的电视剧，展现一部当代新铁道卫士具有传奇色彩而又鲜为人知、同形形色色犯罪分子斗智斗勇神奇故事。三个漂亮女贼为了爱，在列车上不断变换脸谱，大肆盗窃旅客钱物，最终自食其果；被公安部列为A级通缉犯的两个持抢杀人犯跑进原始森林，最后落入警察布袋阵；旅客列车上制造爆炸，作案分子竟为骗保孝子；一个带领乡亲们从贫穷走向富裕的村长，竟是潜逃了十年的通缉犯；独来独往的老贼提着脑袋盗了很多旅客钱财，竟为了追逐一个五星级宾馆里的“鸭子”；签订价值八百万供销合同的总经理与对方女秘书坠入爱河，第二天发现八百万现金不翼而飞。明枪暗箭，五彩缤纷，惊心动魄，悬念跌起，险象环生，令人目不暇接。