《迷魂谷》以抗日战争时期东北老爷岭为背景，讲述了一群幸存少年的血泪成长史。日本军官畸田为保护秘密化学武器库，对靠山屯实施灭村屠杀，小喜子、石头、丫蛋等孩子因外出玩耍而侥幸躲过一劫。目睹亲人惨死、家园焚毁，他们怀着刻骨仇恨加入东北抗联，成为最小的战士。

在抗联老战士的带领下，孩子们从懵懂无知逐渐学会隐蔽、侦察、爆破等作战技能。他们利用熟悉山林的天然优势，多次潜入迷魂谷侦察日军基地布局，为抗联提供重要情报。然而，日军防守严密，行动屡遭挫折，同伴相继牺牲，小喜子也在一次任务中负伤被俘，遭受严刑拷打。

面对生死考验，少年们从未退缩。他们利用畸田多疑的性格设计离间计，最终在抗联主力配合下，引爆化学武器库，将日军基地化为火海。畸田在绝望中剖腹自杀，而幸存的小喜子等人则带着战友的遗志，继续踏上抗日的征途。该剧以真实历史为底色，展现了战争对童年的摧残，也讴歌了中华儿女不屈的民族气节。