1950年10月，抗美援朝戰爭爆發。5個月后，在“雄赳赳，氣昂昂，跨過鴨綠江”的戰歌激勵下，邱少云參加了中國人民志愿軍赴朝作戰。部隊開赴前線途中，邱少云曾冒著美軍飛機的掃射轟炸，從燃燒的居民房屋里救出1名朝鮮兒童。

1952年10月，邱少云所在部隊擔負攻擊金化以西“聯合國軍”前哨陣地391高地作戰任務。為縮短進攻距離，便于突然發起攻擊，11日夜，部隊組織500余人在敵陣地前沿的草叢中潛伏，邱少云正是其中一員。

12日12時左右，美軍盲目發射燃燒彈，一發落在了邱少云的潛伏點附近，草叢立即燃燒起來，火勢迅速蔓延到他身上。邱少云身后就是一條水溝，只要他后退幾步，就勢一翻，就可在泥水里將火苗撲滅。但為了不暴露目標，確保全體潛伏人員的安全和攻擊任務的完成，他放棄自救，咬緊牙關，任憑烈火燒焦頭發和皮肉，堅持30多分鐘，直至壯烈犧牲，年僅26歲。

邱少云犧牲后，反擊部隊在其偉大獻身精神鼓舞下，當晚勝利攻占了391高地，全殲美軍1個加強連。邱少云用自己的實際行動踐行了入黨申請書中“為了世界革命，為了戰斗的勝利，我愿意獻出自己的一切”的鋼鐵誓言。

為表彰邱少云烈士，上級黨委追認他為中共黨員，并追授“模范青年團員”稱號。中國人民志愿軍總部給邱少云追記特等功，追授他“一級英雄”稱號。朝鮮民主主義人民共和國最高人民會議常任委員會追授他“朝鮮民主主義人民共和國英雄”稱號和金星獎章、一級國旗勛章。