经历了一场场生死考验，二林渐渐成长为一名合格的地下党战士，可是真小泉出现在料理店，让二林的身份险些暴露，凭着急智二林虽暂时保住了自己的安全，但也一直埋着这颗不定时炸弹。而大哥在料理店刺杀日寇的行动，更使他的潜伏深陷危机。更糟的是，原本与大林渐生感情的王慧芸，加入了地下党，并为掩护二林，不得不与二林假扮夫妻。 面对亲人的误解，二林只能忍辱负重。大林、二林两兄弟心生罅隙。

此时的三林在北平城已混得风生水起，人称三爷，手中掌握着重要的走私交通要道。为给根据地运输物资，不得已的二林只好巧立名目哄骗三林走货，可几次惊险押运，让三林损失惨重，让三林对二林怨声载道。而被日本特高课课长高木以梁雅优父女安危做胁持的三林，虽拥有了梁家帮的掌门人地位，但也同时陷入必须为鬼子办事的困境，尤其他被迫做出了打散游行学生的举动，彻底惹恼了二林。二林、三林两兄弟几欲反目。

因为三林的缘故，大林进入梁氏工厂并成为厂长。可没想到也因此，让梁雅优与大林重逢。三林虽与六国饭店领班宋亚娟是一对欢喜冤家，但为了迅速上位，计划想娶大小姐梁雅优。但梁雅优根本看不上他，把所有的心思都花在与大林共谋的“事业”上，这让三林心里很不是滋味。而有意扶持三林的日本特高课课长高木，发现了大林是隐形杀手的秘密，并在大林与三林身上嗅到了二林的踪影。

锄奸团行动败露，高木抓捕大林，却因大林做零件的手艺被日军秘密计划负责人浅田看中，大林被无罪释放。得知二林地下党身份的大林，原本有机会逃离北平城，却为了弟弟的地下党工作，决意留在北平替浅田工作来侦查日本人的阴谋。而高木对大林依然紧追不放，更因此顺藤摸瓜，让二林的身份也岌岌可危。

此时三林终成北平最大的黑帮头目，却是日寇为拉拢他而在暗中帮忙。为控制田家三兄弟，敌人甚至欲对田母下手，终于激起三林的斗争决心。

三兄弟紧急商议逃亡计划，可二林却终于获知一个惊天秘密——敌人正计划对我华北地区施行惨绝人寰的细菌战。

为保百万同胞免遭涂炭，三兄弟决定迎难而上，共赴火线，誓与侵略者斗争到底。

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由管虎执导，金马影帝黄渤、刘烨、张涵予主演的《火线三兄弟》是电影《厨子戏子痞子》“一母同胞”之作，可谓是电影的升级版，故事、情感、人物看点都更加丰富。该剧的故事新颖独特、制作优质，以强大的阵容、精彩的故事、震撼的场面、独特的风格在暑期档中独树一帜，尤其是剧中出色的人物设定，更获得了许多观众的青睐（搜狐娱乐、新浪娱乐评）。

张涵予在田大林身上彻底颠覆以往的强硬形象，暴露出难得一见的脆弱。他没落的境遇、迷茫恐慌的眼神、无所适从的神态，以及内心的挣扎痛苦，前后心态的巨大转变，都给观众带来惊喜（搜狐娱乐评）。

刘烨带给观众的惊喜却是要表现他的幽默本色，在险象环生的环境中他凭借着蹩脚的厨艺功夫和日语水平，上演许多爆笑的潜伏好戏。演出中，刘烨用夸张的面部表情、丰富的肢体动作、诙谐的台词语言，以及时不时流露的冷幽默气质，让观众忍俊不禁。该剧播出后，很多观众都叹服于刘烨的喜剧功力（搜狐娱乐评）。

黄渤展现出狠辣的一面，在他擅长的“黄式”喜剧中，加入了狠辣元素，常常在嬉笑怒骂之间震慑对手，让人印象深刻（搜狐娱乐评）。

如果说，前面三位影帝带给观众的是突破的惊喜，那么实力演员张鲁一则成为全剧最意外的惊喜。张鲁一用自己扎实的演技，将高木这个角色刻画得入木三分，惟妙惟肖。冷漠帅酷的外形，戾气十足的表情，一顿一挫的语音语调，都独具魅力，不少观众表示被张鲁一利落而邪恶的气质所秒杀（搜狐娱乐评）。