1938年10月，受總隊長張光中的派遣，與王誌勝壹起潛回火車站西側的陳莊，建立了抗日情報站，任站長，為部隊搜集情報，發展組織，奪取敵人的武器，支援部隊裝備自己。
1938年11月，按照上級“迅速建立抗日武裝”的指示，他發動路礦工人建立了壹支數十人的秘密抗日武裝——鐵道隊。這支精悍的隊伍在抗日戰爭最艱苦的烽火歲月裏不斷發展壯大，到1940年上半年，鐵道隊已發展為上百人的抗日遊擊隊，經上級批準，改名為八路軍魯南鐵道大隊，洪振海任大隊長，同時上級派來政委加強領導。
1939年8月壹天深夜，洪振海帶人摸進洋行，打死了大掌櫃、二掌櫃兩個日本特務，三掌櫃被打成重傷，繳獲長短槍各壹支。同年10月，又從棗莊開往臨城的列車上，獲取兩挺機槍、12支步槍、兩箱子彈。第二天，這批武器彈藥便運到義勇隊。這兩件事發生後，駐棗莊的日寇驚恐萬狀。1939年11月，情報站發展到8人。根據蘇魯支隊首長的指示精神，洪振海等人以開炭場為掩護發展抗日武裝，洪任炭場經理。他們利用人熟地熟的便利條件，偵察敵人的情況，截獲被敵人即將掠奪運走的煤炭，情報也借機送出。
1940年1月25日，蘇魯支隊首長根據洪振海等人的建議，決定創建魯南鐵道隊，委任洪振海為隊長，杜季偉任政治委員。5月，炭場子被破壞，洪振海便公開打出了八路軍鐵道隊的旗號與鐵路線上的日偽軍展開激烈的鬥爭。7月，為了統壹領導，魯南軍區決定，將鐵道隊、鐵道二隊和在滕縣東辛莊組織的鐵道隊合編為魯南鐵道大隊，任命洪振海為大隊長。
1940年7月，經過細致地偵察、周密地計劃之後，洪振海帶領曹德清熟練地爬上飛快運行的票車車頭，打死日軍司機，將火車停在預定地點，車上車下的隊員互相配合，消滅日軍20多人。截獲日軍票車，得錢8萬多元，繳獲短槍8支，長槍12支，手炮1門，機槍1挺，全部上交魯南軍區。戰鬥中，由於判斷準確，部署得當，指揮果斷，32名參戰人員無壹傷亡。鐵道大隊還第二次血洗洋行，破襲臨棗路，切斷敵人的電話線，襲擊敵人十幾次。有力地打擊了臨棗地區的敵人，配合了山區部隊的反掃蕩。敵人在洪振海帶領的鐵道大隊神出鬼沒的打擊下，終日惶恐不安，膽戰心驚，稱鐵道大隊為“飛虎隊”、“飛毛腿”。
1940年12月，日軍加緊對鐵道大隊活動地區的“掃蕩”、“清剿”，並把閻成田偽軍團從泰安調到臨城壹帶布防。國民黨頑軍也借機制造反***摩擦。在這嚴峻的日子裏，洪振海緊緊依靠黨的領導，依靠人民群眾，積極主動地完成上級交給的各項任務。1941年6月，洪振海帶領鐵道大隊配合兄弟支隊，壹舉殲滅閻團駐微山島上的壹個營。同年10月的壹天夜裏，他帶領十幾人化裝成偽軍巡邏隊，奇襲臨城。打死日軍駐火車站上的頭目高崗和石川等人，繳獲武器彈藥壹宗。制造了日、偽之間的矛盾，削弱了敵人的力量。
1941年11月，魯南軍區的被服廠遭到日軍的破壞，為了解決主力部隊過冬的棉衣問題，鐵道大隊接受了向敵人奪取布匹的任務。根據情報得知，某天夜裏11點有壹列北京開往上海的票車，其尾部的兩節悶罐車廂裏裝的是布匹。洪振海帶領鐵道大隊，神不知，鬼不覺地在沙溝附近截下了裝布的車廂。預先組織好的近千名群眾，在大霧彌漫中把布匹運往離鐵路十五六裏遠的微山湖。正在裝船的時候，壹列載著日軍的火車從南面開來。洪振海指揮隊員立即埋伏好，沒等軍列靠近，機槍、步槍、手榴彈齊發，軍列車頭和布匹車廂相撞後掉軌，撞死日軍30多人。此次戰鬥獲“洋布”1200多件，計18萬余匹，日寇軍服800余套，毛毯、藥品壹宗。為魯南、魯中、蘇北等5個軍區的部隊解決了禦寒衣物。
在洪振海等領導下，魯南鐵道大隊在敵人嚴密控制的鐵路幹線、棗莊礦區和微山湖區，緊緊依靠路礦工人和湖區群眾的掩護與幫助，采用靈活機動的戰術，活躍在千裏鐵道線上，神出鬼沒地打擊敵人，他們扒鐵軌、炸橋梁，撞火車、截物資，殺鬼子、懲漢奸，護群眾、保家鄉，像壹把鋒利的鋼刀，插進敵人的動脈血管和胸膛，打得日偽軍暈頭轉向，不得安寧。敵人對他們既恨又怕，曾懸以重賞捉拿和進行無數次的搜捕、襲擊、“掃蕩”，但都遭到了失敗。魯南鐵道大隊越戰越勇、越戰越強，成為壹支威名遠揚、威震敵膽的抗日英雄部隊。
在歷次戰鬥中，洪振海不僅是指揮員，也是戰鬥員。他不怕犧牲，身先士卒，是英勇作戰的模範；他指揮戰鬥，機智勇敢，善於捕捉戰機，戰鬥紀律嚴格，是足智多謀的指揮員。多次受到魯南軍區首長的通令嘉獎和登報表彰。他們的英雄事跡多次在抗日根據地的《大眾日報》和《魯南時報》上刊登。著名長篇小說《鐵道遊擊隊》，就是以魯南鐵道大隊的英雄事跡為素材創作的，小說中的劉洪大隊長，就是以洪振海和他的繼任者劉金山為原型塑造的。
微山島解放後，鐵道大隊便以微山湖為依托，在棗莊到滕州的廣大地區，與敵人展開激烈的鬥爭。鐵道大隊時而集中打擊敵人，時而分散襲擾敵人。日軍靠“掃蕩”無用，便用金錢收買了壹夥民族敗類，充當他們的特務，到處搜集鐵道大隊情況，妄圖暗殺鐵道大隊的領導人。
1941年12月初的壹天深夜，臨城的日偽1000多人，分兩路突然包圍了鐵道遊擊隊的駐地——黃埠莊村。洪振海壹面指揮隊員們突圍，壹面向蜂擁而上的敵人射擊。洪振海掩護隊員們突出重圍後，便飛身躍到村頭的壹堵土墻邊，不幸被敵人發現，中彈犧牲，時年32歲。洪振海壯烈犧牲後，其靈柩被戰友們護送到他的家鄉——大北塘村，葬於村之西側。
此時，中***魯南鐵道大隊黨支部已通過了洪振海的入黨申請。洪振海犧牲後，魯南軍區政治部追認洪振海為中國***產黨正式黨員。
遊擊隊生涯
1940年6月的壹天，洪振海帶領32名隊員，偽裝混上裝有錢款的敵列車，擊斃敵偽軍警，繳獲偽鈔8萬元、長短槍20多支、機槍和手炮各壹挺。從此，“飛虎隊”的威名迅速傳開，致敵提心吊膽。這時隊員已發展到近百人，在洪振海的帶領下，活躍臺棗和臨棗線路沿線，神出鬼沒地打擊敵人。此前，他還帶領隊員第二次血染洋行，乘夜壹舉消滅洋行內的13名特務和1名翻譯，繳獲長、短3支和其他戰利品壹宗，而鐵道隊員無壹傷亡。
1940年7月，上級決定將魯南鐵道隊與臨城南北的兩個鐵道隊合並，組建魯南鐵道大隊，轄3個中隊，150多人，洪振海任大隊長。從此，他常領這支隊伍主要活動在微山湖和臨城周圍地區，不斷地給敵人以沈重打擊。他們壹次次地襲擊敵火車，破壞鐵路，砍斷敵電線桿，造成敵交通、通訊中斷、遲滯敵人行動。
夜襲敵臨城火車站，是他指揮的許多漂亮仗之壹。1941年夏，經過詳細偵察和周密計劃部署後，參戰隊員分成了3個戰鬥小組，第1組化裝成鐵路工人，乘夜混入車站，迅速接近襲擊目標，將特務頭子高崗及其士兵石川擊斃。第2組迅速制服偽鐵路警備隊，收繳其槍支。第3組負責增援。整個戰鬥僅用10多分鐘便以鐵道大隊無壹人傷亡而勝利結束戰鬥，計擊斃敵偽軍2人，傷1人，繳獲長短槍30余支，機槍2挺和子彈壹宗。同時，他們還利用制造假象，造成日軍將偽軍閻成田部解除武裝和偽團長閻成田等人被捕殺，取得壹箭雙雕的戰果。
解放微山島，是洪振海指揮的又壹個漂亮仗。在運河支隊壹大隊和微湖大隊的配合下，僅用了很短時間就勝利結束戰鬥，壹舉全殲守島偽軍，斃傷偽軍副團長以下200余人，繳獲步槍200余支，機槍4挺，手槍2門和其他戰利品壹宗。
1941年11月，魯南軍區被服廠遭日軍破壞，天氣已寒冷，我部隊棉衣成了大問題，洪振海獲得日軍有裝有布匹的列車將路過沙溝車站。在該站站長張允驥的配合下，當列車經過塘湖附近時，洪振海等躍上火車拔下連按插銷，摘掉風管，使兩節載布車廂甩在預定地點，早已埋伏在那裏的隊員和群眾將布匹卸下並迅速轉移到安全地帶。對來不及運走的布匹，他們壹火焚之。此次戰鬥，計繳獲細紗棉布千余匹、軍服百余套，還有毛毯、日用品壹宗。截獲布匹運往山裏，從而解決了我軍區部隊越冬棉衣問題，受到軍區首長的表揚。
在鐵道大隊的打擊下，敵人變本加厲，采用掃蕩、圍剿、收買叛徒種種伎倆，妄圖把鐵道大隊壹口吞掉，但都均告失敗，又改用特務化裝偵察的手段，到處搜尋洪振海們的行蹤，企圖壹網打盡。壹天日軍特務頭子松尾帶3名特務化裝成鐵道隊員闖入洪振海駐地六爐店，被放哨的女交通員郝貞識破，洪振海同特務展開搶戰，待特務子彈打光後，2名特務被生擒，松尾和另壹名特務漏網逃掉。
松尾逃回老巢後，糾集數百名日偽軍包抄六爐店，洪振海等早已轉移到黃埠莊。敵人撲空後，惱羞成怒，毒打村民，放火燒了六爐店。洪振海得知此情，怒不可遏，立即調集兵力，準備伏擊敵人，為村民們報仇。當敵人進入伏擊圈後，洪振海帶頭沖鋒，被敵人數彈擊倒，壯烈犧牲，年僅32歲。遺體就地安葬於黃埠莊，兩年後遷至其家鄉。
洪振海這位抗日英雄，創建了鐵道大隊，每次戰鬥，不僅善於指揮，而且總是沖鋒陷陣、奮勇殺敵，他熱愛群眾，關心戰友，在鐵道大隊享有崇高的威望。八路軍壹壹五師首長和魯南軍區首長高度贊揚了他的革命英雄主義和愛國主義的高尚品德。