《两个小八路》的故事梗概如下：
孙大兴与武建华的相遇与成长
1943年，八路军某部独立三团的小通讯员孙大兴在一次战斗中腿部负伤，组织决定派小卫生员武建华护理他，到敌占区我地下党员家中养伤。于是，大兴和小武分别以木匠靳锡五的小学徒和刘大爷的外孙身份在刘集隐蔽下来。
智取敌人粮囤
日伪军强拉民夫，在田镇长家囤积粮食。大兴和小武乘夜色钻进田镇长院内，放火烧了敌人的粮囤。他们的冒险行动打乱了组织的安排，受到了严厉的批评。
孙大兴的牺牲
日寇蓄谋更大的扫荡计划。一天，刘集的伪军中队突然开走，随即开来了一支莫名其妙的日军。老靳带着大兴和小武，摸清了敌人的真正意图。紧要关头，大兴毅然决定自己留下吸引敌人，让小武带情报向部队奔去。独立三团得到小武送来的情报，立即行动部署战斗。敌人遭到了歼灭性打击。在解放刘集时，凶残的三岛被两个小八路击毙。
孙大兴的复仇与牺牲
孙大兴从赵团长那里得知他的父亲在抗战中牺牲了，十分悲痛，发誓要为父亲报仇。在转移途中，孙大兴不小心从山崖上摔了下去，腿部受伤不能继续跟着部队转移。于是，组织派武建华护理他，让他们在刘集隐蔽下来。经过重重考验，战争烽火使两人迅速成长起来。最后，孙大兴以身诱敌，将敌人带入了八路军的包围圈，自己却光荣牺牲了。
英雄的传承
武建华接过了大兴的枪继续战斗，两个小八路的故事在抗日战争的硝烟中继续书写。
这个故事通过两个少年的成长和牺牲，展现了抗日战争时期青少年的英勇无畏和对革命事业的坚定信念。