保尔·柯察金是乌克兰的谢别托夫卡镇上贫苦工人家的小儿子，父亲死得早，母亲替人洗衣，哥哥阿尔青是个铁路工人。12岁的保尔把一小撮烟末儿撒在愚蠢而又凶恶的瓦西里神甫做蛋糕的面团上，因此被赶出了学校。
保尔去车站食堂找活儿干，被老板打发到当清洁工，负责烧茶炉、擦刀叉和倒脏水。在那里干了两年，受了许多磨难。1917年5月里，哥哥阿尔青在发电厂给保尔找到活儿。
一天，突然传来“沙皇被推翻了！”的消息，居民们听到了“平等、自由、博爱”这些新鲜名词。不过，充满兴奋和骚动的日子很快过去了，除了镇公所换了孟什维克的旗子外，其他一切和从前一样。到了11月，从前线回来的士兵越来越多，他们有一个雄壮有力的称号：“布尔什维克”。
1918年春夏之间，这个乌克兰小镇经历了许多变化。红军游击队来了，富人跑了，群众得到了红军发放的枪支。不久，红军撤退了，德国人进了镇子，富人又回来了。保尔在发电厂当火夫助手，和做装配工的朱赫来成了亲密的朋友。朱赫来原是水兵，红军撤退时留下来做地下工作。他教保尔拳击，告诉他为什么打和应该打谁。
一天，保尔在湖边钓鱼的时候结识了林务官的女儿冬妮亚。他本不想跟这个女孩子交往。但冬妮亚活泼可爱，没有一点儿嘲弄和侮辱保尔的意思，几次交往后，保尔觉得她跟别的富家女不一样。一种不自觉的爱情偷偷窜进保尔的心中。
激烈而残酷的阶级斗争在全乌克兰展开了。彼得留拉属下的匪帮布满了全省，红军游击队不断地战斗。小镇上时而飘扬着游击队的红旗，时而又是彼得留拉匪帮的黄蓝旗。
一个夜晚，朱赫来躲到保尔家。保尔和他一起生活了8天。朱赫来把他对彼得留拉军队的愤怒和憎恨，完全传给了如饥似渴地倾听着他每一句话的保尔，还让保尔懂得了生活的真理，懂得了布尔什维克是不屈不挠地跟压迫者、富人作斗争的革命政党。
朱赫来每天总是黄昏出来，深夜回来。有天晚上他一去不返。早上保尔出门打听朱赫来的下落。在岔路口他看见朱赫来被一个彼得留拉士兵押着从拐角处走过来。保尔的心狂跳起来。他得帮朱赫来逃走！朱赫来昨天还对他讲过需要有一伙勇敢的弟兄！当那押送兵走到跟保尔并肩的时候，保尔出其不意地向他扑去，抓住他的枪使劲往地下按，拖着他一起倒在马路上。朱赫来两步就窜到他们旁边，挥起他那只铁拳，把押送兵打得滚进了壕沟。
夜里，朱赫来离开了镇子。保尔却被人告了密，被抓到城防司令部关了起来。那夜保尔受尽了折磨，可什么也没说。连他自己也不知道他为什么一句话也不肯说。他在心里暗暗提醒自己，要勇敢倔强，像他在书里看到的那些一样。
“大头目”彼得留拉要亲自来镇上检阅部队，镇上忙着准备迎接。
捷捏克上校怕大头目看到监狱里关了那么多没用的犯人，胡乱问了问保尔就放他走了。保尔简直不能相信他的运气，抓起上衣就朝门口冲去，一口气跑上了大街。
保尔不敢回家，也不能去朋友家。他拖着疲乏的腿，竟不知不觉地跑到林务官的花园来了。冬妮亚央求母亲让保尔留下来，又张罗着让保尔洗澡、吃饭和睡觉。保尔又累又饿，太需要休息一下了。他不愿连累这个心爱的姑娘，必须离开，可他又实在不愿离开冬妮亚。晚上，冬妮亚去铁路工厂找来阿尔青，他们决定保尔第二天就动身去喀查丁。
保尔留在冬妮亚家里过夜，两个年轻人谁也没有心思睡觉。再过几个钟头就要分离了，而且说不定将永远不能再见，他们都感觉到心里有千言万语要向对方倾述，然而却不知从何说起。
早上，保尔登上开往喀查丁的火车头。开车后他看见了站在岔道上的两个熟悉的身影：高大的阿尔青和苗条娇小的冬妮亚。
不久，红军攻占了谢别托夫卡镇，苏维埃政权建立起来了，乌克兰共青团的地方委员会也建立起来了。保尔参加了红军，成了科多夫斯基骑兵师的战士。他穿着遮不住身的破烂衣服，怀着烈火般的激情，走遍了乌克兰。在战斗中，他大腿受过伤，得过伤寒病，在灾难和痛苦中他迅速成长起来。一年以后，他已经是一名出色的骑兵侦察员了。战斗之余，他还喜欢读《牛虻》《斯巴达克思》等小说，一有空就讲给战友们听。他特别为牛虻的坚强和死而深受感动。
1919年6月，布琼尼骑兵第一军冲破波兰白军的防线，准备袭击基辅周围的敌人。保尔同战友们一起冲向敌军司令部所在地日托米尔。他伏在马背上，向前奔驰，军刀在空中画着闪光的弧形，朝敌军的机枪阵地猛烈冲击。
红色骑兵排山倒海地冲击，日托米尔和别尔迪契夫两城相继被攻克……每天都在激热的激战中，保尔完全忘记了他个人。8月19日激战中，敌人的榴霰弹在空中爆炸了，一片绿光在保尔眼前闪过，一块烧红的铁钻进了他的脑袋，黑夜立刻降临了……昏迷了13天后，保尔恢复了知觉。只是他的头还昏沉沉的，在石膏箱里不能动弹。10月里，保尔伤愈出院了，但右眼失明了。“要是左眼瞎了倒好一点儿，现在我怎么打枪呢？”他还想着前线。
保尔出院后住到布朗诺夫斯基家里，一次参加工友同志的聚会，保尔因带着穿着漂亮整洁的冬妮亚同去，遭到了工友们的讥讽和嘲笑？保尔意识到冬妮亚和自己不是—个阶级，遂下决心断绝了他们的感情。
这时，朱赫来正担任省“契卡”主席，保尔便去找他，参加了肃反工作。
“契卡”的紧张工作严重影响了保尔还没恢复的健康，他的头时常痛得像针扎一样。结果，在搜捕苏达尔匪帮两天没有睡觉之后，他失去了知觉。
这样，共青团省委把保尔调去铁路总工厂担任共青团书记，开始了新的工作。保尔认识了共青团省委委员丽达，渐渐地对她产生了好感。可是，他又十分惶惑、苦恼，难道现在是谈爱情的时候吗？保尔以牛虻式的态度斩断了情丝，一头扎进工作中去了。
秋天里，“契卡”人员、红军学员和党团员组成的队伍及时制止了一场反革命暴动，逮捕了瓦西里神甫一伙阴谋分子。但是，新的敌人威胁着新生的政权，铁路不通了，接着会有挨饿受冻的危险。为了拯救城市和铁路，必须由雅尔卡站筑一条窄轨铁路通到伐木场去。一个筑路工作队开去完成这项异常艰巨的任务，保尔则率先到达了工地。
秋雨不停地下着，路基不断地延长。人们白天冒雨筑路，夜里穿着沽满泥浆的衣服挤在水泥地上睡觉。工作队除了需要顽强地忍受着饥寒的折磨外，还要对付奥力克匪帮的袭击。有人开小差了，也有人退出共青团了。可是，留下来的人们却展开了竞赛。保尔领着同伴们向别的队挑战，他自己总是睡得最晚，起得最早。到了12月，筑路工作越来越慢了，伤寒病每天都要夺去几十只有用的手。满身伤残的保尔这时又患又关节炎，最后，那要命的伤寒病也终于使他躺下了。
保尔从死亡线上挣扎回来了。盛春时节，苍白瘦削的保尔到烈土墓前凭吊战友，感慨万千，缓缓地摘下帽子，满怀悲愤地立下了庄严的誓言。
人最宝贵的东西是生命。这生命，人只能得到一次。人的一生应当这样度过；当回忆往事的时候，他不致于因为虚度年华而痛悔，也不致于因为过去的碌碌无为而羞愧；在临死的时候，他能够说，我的整个生命和全部精力，都已经献给世界上最壮丽的事，为人类的解放而斗争。
几天后保尔告别母亲，回到了铁路总工厂。面对着热情的朋友和同志，保尔心情激动，脸上露出了快乐的笑容，两眼闪闪发光。
日子飞快地过去了。保尔总觉得时间太短，不够分配。他在厂里做助理电器装配工，负责政治学习，每天晚上还去图书馆读书。不久，他成了布尔什维克候补党员。可是，急性风湿病迫使他伤心地离开了工厂，直到一个月后他才丢掉拐仗。
保尔被调到别列兹多夫镇担任共青团书记和民兵第二大队政委，他的生活又翻开了新的一页。他和同志们紧张地做着苏维埃的建议工作：选举、剿匪、文化建设、缉拿走私、军队中的党团工作等等，使他们经常从天亮一直忙到深夜。一年后，保尔被转为正式党员，并调任州团委书记。
在全俄共青团第六届大会上，保尔遇到丽达。他检讨了自己3年前以牛虻式的态度处理感情的荒唐举动。但是丽达告诉他，她已经结婚了。在留下的信中告诉保尔，希望他对自己不要那样严酷，因为“在我们的生活里不光有斗争，而且有真正的爱情带来的快乐。”
两年过去了，保尔在这期间一直匆忙地生活着。但他的体质越来越坏。保尔被迫去了疗养院。可是没呆多久，他就离开了那儿。深秋时节，保尔因车祸又住进了医院。两次手术之后，他的右腿已经残废，而且脊椎暗伤无药可治，完全瘫痪的危险威胁着他。1924年，党组织不得不卸掉他身上的全部重担，让他长期疗养。
保尔去了黑海港口疗养，认识了达雅——一个工人家庭的小女儿。在达雅家中，保尔鼓动了达雅对老顽固父亲造反，并引导她加入了苏维埃。
一天，保尔在岸边公园里抱头沉思。现在他永远没有归队的希望了，失去了最可宝贵的战斗力，为什么还要活呢？保尔从口袋里抽出手枪来想自杀。当枪口轻蔑地望着他的眼睛，他把手枪放在膝上，狠狠地骂自己：“朋友，这是假英雄！任何一个笨东西都会随时杀死自己！这是最怯懦最容易的出路。……即使生活到了实在难以忍受的地步，也要能够活下去，使生命变成有用处的。”
保尔确立了一个新的生活目标，要靠文学而继续革命。他和达雅结了婚，搬到沿海一个小城去了。现在，保尔的生活就是学习，他读了许多古典文学作品，念完了函授大学第一学期的课程，还在晚上和青年们一起学习。
不久，他的两条腿瘫痪了，只有右手还听使唤。接着，左眼也失明了。但他坚信自己决不是个百分之百的残废。他继续学习，眼睛看不见，就借助无线电广播。他忘掉了命运的残酷打击和身体的巨烈疼痛，他为祖国的壮大、人民的成长感到快乐，也为妻子成为正式党员而自豪。
他们搬到莫斯科。割去副甲状腺，刚从手术脱离危险的保尔又开始工作。他要写一部题为“暴风雨所诞生的”中篇小说，写科多夫斯基骑兵师的英勇壮举。他用硬纸板框子中间卡出的缝来限制铅笔，摸索着写作。他好不容易完成三章，谁知在寄给老同志征求意见的过程中，稿子被邮局遗失了。6个月的心血白费了！
没有办法，只好重新开始。邻家姑娘戈莉亚主动来帮忙，保尔念，戈莉亚记，再把记下来的东西念给他听。保尔认为写得不好的地方亲自动手重写。
最后一章终于写完了。母亲把沉重的邮包寄往省委文化宣传部。保尔从早到晚焦急地盼望着回音。许多天后，省委会的电报来了，说：“小说大受赞赏，即将出版，祝贺成功。”
1934年，在母亲、妻子以及同志们的帮助下，他的自传体长篇小说《钢铁是怎样炼成的》终于出版了！
生活的铁环已经破碎，他拿起新的武器，走回队伍，开始了新的生活。