1952年10月14日，著名的上甘岭战役开始了。
美国侵略军动用了三个步兵师、上百架飞机、百余辆坦克和轻易不肯动用的美第八军炮兵预备队，向我597·9高地和 537·7北山发动了疯狂的进攻。在这两个不到四平方公里的阵地上，一天就发射了三十万发炮弹，飞机投掷了五百多枚重型炸弹。四天下来，岩石炸成了粉末，山尖削成了平地，敌人以五六千人的伤亡作代价，才占领了我仅用两个连兵力守卫的这两处表面阵地。
19日下午，黄继光跟随二营参谋长张广生来到六连，参加晚上的反击战。根据上级部署，二营六连和兄弟团的八连一起反击。友邻八连的任务是秘密地把部队潜伏在坑道里，然后再向上面冲锋；二营六连的任务是顺着上甘岭的西南山岭逼近597·9高地，攻击的顺序为六、五、四号阵地和零号阵地。
此时的黄继光在二营六连当通信员已一年有余，在这次战役之前，他刚调到营部当通信员。对这项工作，黄继光是有过一段认识过程的。他曾经向指导员冯如庆“请假”，“到前沿去打两天活靶”，因为他的同乡吴三羊等人“都打死过好多敌人了，可我连个敌人毛也没摸到，还谈什么为朝鲜人民报仇，保卫祖国哇！”
但当冯指导员故意说∶“你要去二排打冷枪，你去打吧。"黄继光反而犹豫了∶"我走后，谁当通信员?”
“我。"
“可你是后勤指挥员呀！”
“通信员请假去打活靶了，我不当通信员谁当？”
通过冯指导员的耐心教育，黄继光终于明白了“要打胜仗，光有前沿，没有后勤不行；光有战斗员，没有通信员也不行”的道理。从此，他安心本职工作，不是去伙房帮助劈柴、担水、切菜，就是去司务长或机械员那里打下手。无论给前沿送弹药、运木料，还是给阵地发灯油、分干粮……哪一项工作都少不了他。有人作过一个统计，黄继光不仅是一个优秀的通信员，还是一个模范的军械员、担架员、运输员、炊事员、电话员。因此他在入伍的第二年，便立了功，光荣地加入了青年团。
有一次，在机炮连的坑道里放映苏联影片《普通一兵》，电影里讲得苏联红军战士马特洛索夫也是个通信员和列宁共产主义青年团团员。黄继光看了，兴奋不已。马特洛索夫在弹药打光以后，从容地扑向正在疯狂扫射的地堡，用胸膛堵住了敌人的枪眼，给他留下了强烈而难忘的印象。黄继光还在自己的日记中写过，如果敌人的地堡炸不掉，他也有决心去堵住敌人的枪眼。
上甘岭反击战打响了，也是黄继光实现自己誓言的时刻到了，他一次又一次地穿过枪林弹雨去传达命令。没过多久，我军便收复了597·9高地右侧的六号、五号、四号阵地。眼看这条起伏的山脊就要被我军全部占领之时，敌人主峰周围和零号阵地上残存的火力点突然复活，上下交织成一面火网，把我军紧紧地压在主峰之下零号阵地的山脊上。
从黄昏7点 30分到夜间10点 30分，六连已连续向敌人发起了五次冲击，但仍未能摧毁敌人的主要火力点，许多战士都牺牲在这里。黄继光几次走到营参谋长张广生面前，刚想开口又把话咽了回去。
“带上手雷，咱们到六连发起冲锋的位置上去！”
随着参谋长的一声令下，黄继光把手雷往皮带上一插，紧跟着跃出坑道。
六连的突击力量仅剩下十六人，张参谋长听了连指导员冯如庆的报告后，斩钉截铁地说∶“不论花多大代价，天明以前一定要把零号阵地拿下来！”
他们又组织了九名战士，分三个组对敌人火力点进行爆破，冯指导员亲自用机枪掩护。然而，三个小组的进攻都失败了。黄继光的眼里，喷出了仇恨的火花。东方天边，露出了鱼肚白。敌人的机枪还在一个劲地逞威。
时间正在一分一秒地过去。黄继光十分清楚∶如果天亮之前还拿不下零号阵地，就会影响整个战役，同志们以鲜血和生命夺来的六号、五号、四号阵地也会失去。
“参谋长，把任务交给我吧！”黄继光大声要求道，“我一分钟也不能等了！”
“请首长批准我们和黄继光一起去！”六连战士吴三羊和肖登良也坚决要求着。
张广生被黄继光等人的激情感动了，他紧紧握住黄继光的手说∶“好吧，任务就交给你了。我命令你为六连六班的代理班长，带领吴三羊和肖登良去炸掉敌人的火力点，为部队前进扫清障碍！”
黄继光神色严峻地回答道∶“只要我能动弹，就一定能完成任务！”
冯如庆将吴三羊和肖登良叫到身边，嘱咐道∶“你们要服从黄继光的指挥。”
吴、肖二人同声应道∶“是！”
逐渐增强的曙光与密集交织的炮火照亮了这三位壮士的身影。他们挎好冲锋枪，每人在皮带上插上两颗手雷、八颗手榴弹，便要出发。
突然，黄继光像想起了什么，从怀里掏出一个小红包，交给参谋长。张广生打开一看，原来是一份写好的入党申请书和黄继光母亲的来信，不由得心头一热，点头道∶“我明白你的心意…….”
“让祖国人民听我们胜利的消息吧！”黄继光说罢，便与吴三羊、肖登良一起跃出了交通沟。
他们匍匐前进，组成一个三角∶黄继光在前，吴三羊在左，肖登良在右。他们绕过炮弹坑，甩开敌死尸……冯指导员在后边用机枪掩护。
零号阵地上的美国侵略军发现了他们，立即向天空发射了无数颗照明弹，主峰上和其他阵地上的探照灯也一齐向这边射来。眨眼间，数十条火舌在他们身边飞舞，数不清的炮弹在他们跟前爆炸，他们被阻止在山梁的中段，急得心里像油煎火燎。
难道就让敌人堵在这里吗？黄继光默默地向战友示意∶“不，决不能，一定要冲上去！”他的目光落在敌尸上，蓦地灵光一闪，何不用它作个活动掩体，推着它前进呢？他向两位战友点点头，两肘支撑地面，双手推动一具敌尸，恰似推着一面盾牌，就这样前进了几米，然后猛然用力一推，将尸体推下山坡，敌人的炮火也随之向下泼去。趁此难得的机会，他一下子跳起，飞身闯过了那道火网。
吴三羊与肖登良也学黄继光的样子，用同样的办法，跟进到黄继光的身边。
一溜并排的三个火力点近在眼前，黄继光命令道∶“三羊从正面掩护，登良和我先干掉旁边的两个小火力点，然后再掩护三羊去炸中间那一个大火力点。”吴三羊立即端起冲锋枪拼命地射击，肖登良和黄继光一右一左，利用弹坑和敌尸作掩护，飞快地爬上两火力点旁边，把手雷塞了进去。随着爆炸声的响起，两个火力点冒出了浓烟。然而，不幸的是∶吴三羊被敌人的机枪射中，牺牲在山脊背上；肖登良在捣毁敌人火力点的同时，也身负重伤。摧毁中间那个大火力点的任务，就落在了黄继光一个人的身上。
只要有一口气，就要坚持到底！黄继光从敌尸堆里收集到一些手榴弹，又插好最后的一颗手雷，便向上爬去。但没爬出几步，一颗子弹打中了他的左臂，他顾不得包扎伤口，继续向上爬去。
冯指导员和张参谋长冒着炮火冲上来，为黄继光作火力掩护。他们看到的是黄继光的双脚，以及蹬下来的碎石、松土，敌人的子弹暴雨般的落在他的身边，击起一股又一股白烟，他似乎毫无觉察，根本不当一回事。当爬到距敌堡八九米处时，他连续扔出几颗手榴弹，借着这股气势，趁着弥漫的硝烟，猛然立起，将最后的那颗手雷向敌堡抛去。
“轰——”一声巨响，震动山谷，敌人的机枪不叫了，黄继光胸部又被敌人射中三发子弹（是在他猛然立起的一刹那），他倒在血泊里昏了过去。
张参谋长高举手枪，正准备下达冲锋的命令，冯指导员和战士们正要从石坎下跳起，向上冲去，突然，敌人的机枪又“哒哒哒”地吼叫起来。这是怎么回事？大家不由得瞪大了眼睛。原来这个火力点太大了，黄继光的手雷只炸塌了一半，敌人剩下的两挺机枪，又从残存的一个射击孔里伸出来，作最后的垂死挣扎！
我方的冲击再次受阻。
“让我上！”“让我上！”
战士们纷纷向营参谋长请战，张广生正要做出决定，一件气壮山河的事情发生了∶黄继光已经醒来，他向四处寻觅了一下，接着向敌堡的侧面爬去。
他醒来首先想到的是什么呢？敌人的机枪还在肆虐，自己的任务尚未完成，首长和同志们都睁大了眼睛注视着我。
他向四处寻觅什么呢？带来的三个手雷，打出去了两个，负伤时丢了一个，身边已经没有手雷了，四处还有什么武器？
他向敌堡爬去要干什么呢？ 一定是向马特洛索夫学习，实践日记中的誓言∶“敌人的地堡，假使炸不掉时，我也有决心把它那个枪眼堵死。”
可能他什么也没想，只是爬呀爬呀，爬到敌堡的火力口下面。只见黄继光毫不迟疑地一跃而起，挺起宽阔的胸膛，如挺起铜墙铁壁；伸开双臂，如展开一面红旗，他向那个火力口扑去……
敌人的机枪不响了，零号阵地又回到了我军的手中。
1953年3月30日，中国共产党中国人民志愿军某部委员会追认黄继光为中国共产党正式党员。6月1日，中国人民志愿军领导机关决定为黄继光追记特等功，并授予他“特级战斗英雄”的称号。
同年6月25日，朝鲜民主主义人民共和国授予黄继光“朝鲜民主主义人民共和国英雄"称号，同时授予金星奖章和一级国旗勋章。