《钢铁战士》讲述了解放战争初期的一段英勇故事。解放军某部排长张志坚（张平 饰）奉命率部掩护大部队转移，与敌人连续激战数昼夜后，部队弹尽粮绝。无奈之下，张志坚命令战士们从断崖处突围。由于身负重伤无法行动，他与炊事员老王（杜德夫 饰）、连部通信员刘海泉（孙羽 饰）以及战士齐得贵（张锡奇 饰）一同落入敌手。
为查出解放军撤离前埋藏的兵工厂器械和粮食，敌政工处长（李林 饰）对张志坚等人施以酷刑，并企图对张排长使用美人计，但始终一无所获。随后，敌人又利用叛徒齐得贵劝降老王和小刘，同样未能得逞。穷凶极恶的敌人甚至抓来张志坚的母亲（胡朋 饰），设计让母子二人目睹对方受刑，妄图以此动摇他们的意志，却依然没有成功。最终，老王因伤势过重去世，小刘也壮烈牺牲，张志坚则面临着更加严峻的考验。本片根据歌剧《钢骨铁筋》改编。
