1941年初,由于形势恶化,活动在微山湖畔的主力部队暂时撤离,铁道队奉命在原地坚持游击战,并对部队进行了精简整编。铁道队经精简分散后,只剩下不足20名队员在铁路两侧坚持游击战。6月,鲁南铁道队联合微湖大队、运河支队,向驻守微山岛的伪军阎成田部一个营发起攻击,经一夜激战,攻克微山岛,全歼该岛守敌200余人,缴获步枪200多支、机枪4挺、炮2门、伪军军装数箱及其他战利品一宗。

    1941年冬,鲁南军区被服厂突遭敌人袭击,做棉衣的布料和棉花被洗劫一空。严冬已到,山区部队上至司令下到战士都还穿着过夏的衣服。铁道队了解到这一情形后,决定搞一次敌人的布车,支援山区部队。不几天,铁道队便截获日军由青岛开往上海火车上的布匹。这次共缴获洋布1200余匹,日军军服800余套,毛毯、药品一宗。鲁南军区用这些布匹解决了山区部队的冬装问题。

    1942年4月,刘少奇受中共中央委托,来山东滨海(山东分局和一一五师驻地)检查指导工作,鲁南铁道队圆满完成了护送刘少奇同志跨越津浦铁路的任务。其后铁道队相继护送了陈毅、罗荣桓、朱瑞等山东党政军领导干部横跨津浦铁路去延安。鲁南铁道队从1942年起到1944年止,先后护送干部近千人,从未出现一次差错,因而受到鲁南军区的通令嘉奖。

    1945年8月15日,日本宣布无条件投降后,鲁南铁道队破坏铁路迫使枣庄、临城一带日军投降,共缴获山炮两门、重机枪8挺、轻机枪130多挺、步枪1400多支、手枪数十箱、子弹百余箱。在铁道线上与日军浴血奋战7年的鲁南铁道队,终于以胜利者的身份站在敌人面前。