1941年秋，在狼牙山顶峰，左右后是悬崖绝壁。熊熊的战火在四周燃烧。顶峰下一块突出的石头上，插着一面弹洞累累的红旗。在硝烟中班长、机枪手、小战士及战士甲、乙慢慢从地上爬起来。他们负了伤，衣服被烧破，心里却充满了怒火。
敌人又开始冲锋了。当敌人快接近的时候，班长有力地将手一挥，战士们用统一的步伐，跳、转，上下交错地向敌人进攻方向猛烈射击。
班长命令机枪手掩护战士乙。甲和小战士分别以舞蹈特技冲下场。突然，机枪手负伤倒下，班长端起机枪继续射击。机枪手苏醒，抢过机枪窜到班长肩上，向着敌人猛烈扫射。但敌人从另一方冲过来，战士们一个个退回。看着四面围上来的敌人，班长把红旗拔下，命令向山顶撤退。撤到山顶，向前看——是悬崖！两侧——是绝壁！回头再看，敌人从三面冲来。班长把红旗插在山顶，“打”！同志们把枪栓一拉，“子弹没了”！
大批的敌人端着带刺刀的枪，张牙舞爪地把战士围住。班长猛地将刺刀拔出，战士紧跟，一起冲向敌群，白刃格斗开始了。
小战士手拿被打断的枪，站在红旗下，一个打着太阳旗的敌人冲到他身边，小战士与之搏斗将他刺伤，狡猾的敌人回头一枪将小战士头部击伤后逃走。小战士晃了几下，但仍顽强地向敌人杀去。
日军小队长冲上来，机枪手赶到，搏斗中将刀夺过，把日军官刺伤，趁势将他举起扔下深渊。这时，从背后打来一枪，机枪手中弹倒下。打冷枪的敌人得意狂笑。当他欲砍红旗时，机枪手却慢慢爬起来，一刀从身后把日兵刺死，踢下山谷。机枪手爬到红旗下，将红旗一把握住，昏过去了。
敌人被杀退，班长疲惫地走上来，发现晕倒的机枪手，将他抱起唤醒。战友们从不同方向回到阵地，但没有小战士。寻找中见到小战士负伤时丢下的军帽，他们为小战士“牺牲”而悲痛。忽然远方出现小战士的身影，同志们惊喜地迎上去，又猛地惊住——小战士的眼睛被打瞎了。
小战士急促地摸着每个同志，又爬到山顶，将红旗一把抓住，高高举起——“同志们还在，阵地还是我们的。”
密密麻麻的敌人又冲上来。班长举起最后的一颗手榴弹，战友们一个个围拢在班长身旁，好像说“拉弦吧，我们宁死不屈”。班长见敌人逼近时，突然把同志们推开，把手榴弹扔进敌群，立即转身走到崖边，把手向下一挥——“跳崖”。班长把红旗插到最高的石头旁，用刺刀在石头上刻下“中国共产党万岁”七个大字。同志们走到红旗下，在气壮山河的音乐声中，豪迈地宣誓。
班长走到高高的崖边，整理一下衣帽和八路军臂章，高呼“中国共产党万岁”跳下崖去。战士甲摔断自己心爱的枪，随后跳了下去。小战士把蒙在眼上的纱布撕开，睁大双眼向祖国告别，和战士乙昂首阔步互抱着跳下悬崖。敌人蜂拥而上，机枪手将一块大石头用力举起，一步步逼向敌人，用尽最后的力气将石头投向敌人，一声巨响如山崩地裂，敌人倒了下去。
尾声 ：
彩霞从祖国壮丽的山河上升起，仍活着的五壮士屹立在狼牙山顶。
