保尔·柯察金：书中主人公。出身贫苦的铁路工人家庭，当过学徒，工人。生活的磨难使他性格倔强，具有反抗精神。13岁时参加革命，在布尔什维克党员朱赫来的启发教育下，懂得了革命的道理。在地下革命和国内战争时期，成长为一名勇敢的红军和坚强的无产阶级革命战士。在极端困难的国民经济恢复时期，经受了严峻的自身与外在环境考验，坚持参加修建铁路。后因病致残，双目失明，以至全身瘫痪。后又以惊人的毅力从事文学创作。是一个为人类解放而斗争的无产阶级英雄。
朱赫来：书中的主要人物之一，布尔什维克党员，保尔·柯察金的第一个引路人。沉着干练，富有组织能力，启发和吸引了一大批保尔一样的青年参加革命活动，是老布尔什维克党人的代表。
冬妮亚：书中的主要人物之一。林务官的女儿，保尔少年时的伙伴，青年时的恋人，和别的富家女子不一样，没有嘲弄和侮辱过保尔。但后来贪图安逸的生活，看不起工人，离开了保尔。保尔·柯察金早年丧父，全凭母亲替人洗衣服赚钱将他抚养成人。12岁的时候，因对宗教的非科学性有所质疑，又报复侮辱过他的神父而离开学校。开始学徒、工人生涯，受尽老板娘的压迫，也看到了底层人民艰辛、贫苦的生活。这些使他越来越憎恨周围那些花天酒地的有钱人，越来越厌恶老板及吃客们荒淫无度的生活。
十月革命爆发后，国内外反动派联合起来，妄图扼杀新生的苏维埃政权。保尔的家乡也像苏联其他地方一样，一个惊天动地的消息像旋风一样卷进了这个小城。“沙皇被推翻了。”人们如饥似渴地听着那些新名词：自由、平等、博爱。而且车站上出现了许多从前线回来的士兵，他们都有一个奇怪的称号：“布尔什维克”。由于外国武装干涉和国内白匪的骚扰，解放了谢别托夫卡小镇的红军又很快撤走了。但是，布尔什维克党并没有停止活动。
1918年春天，德国人就要打到这个小城了。路过这里的布尔什维克部队决定让水兵朱赫来留在这里组织群众抵抗德国人，因为朱赫来是本地人，又是钳工，又懂电，准能在车站上找到工作，而且谁也没看见过他曾跟布尔什维克队伍在一起，这使他不易暴露身份，且能更好地展开工作。另外，这个人很有头脑，一定能把这儿的事情办好。
朱赫来在保尔家住了几天，教保尔电工技术，讲日常生活中他所不懂的事情，还教保尔英式的拳击。在朱赫来的启发和教育下，保尔懂得了许多关于革命、工人阶级和阶级斗争的道理。
在一次钓鱼活动中，保尔第一次结识了林务官的女儿冬妮亚。冬妮亚是个热情活泼的女孩子，保尔曾帮助过她，所以她对保尔颇有好感。
动乱的1919年，德国人走了，白匪佩特留拉部下来了。内部经常内讧，虐杀和抢掠犹太人。朱赫来为躲避敌人的追捕，在保尔家住了八天。保尔第一次从这个水兵嘴里听到穷苦劳动人民要革命，要掌握政权的理论，这对保尔的一生产生了决定性的影响。保尔很想念冬妮亚，但因为蔑视那些流里流气的公子哥儿，与冬妮亚发生了一次严重的冲突。
有一次，朱赫来被白匪抓住。保尔急得四处打探，一天正好在路上遇见了被匪兵押送的朱赫来。保尔采取果断行动救出了朱赫来，但保尔后来被贵族的儿子维克托出卖，被白匪关押起来。
为了迎接白匪头子佩特留拉到小城视察，一个上级军官错把保尔当成一般犯人给放了。获得自由的保尔拼命奔跑，不自觉地来到冬妮亚的家，并纵身跳进花园。冬妮亚喜欢保尔的热情倔强，保尔也觉得冬妮亚和别的富家女孩不一样，两人产生了朦胧的爱情。几天之后，保尔别过冬妮亚到喀查丁参加红军去了。
红军攻下了小城谢佩托夫卡，保尔的好朋友谢寥沙参军了，当了团区委书记，并且认识了在红军中作政治工作的女青年丽达，他们在一起为新建的苏维埃政权艰苦战斗，解决粮食不足的困难，同时发展了他们之间的友谊。
红军再度撤出了小城。波兰白军进来，对劳动人民进行血腥镇压。保尔的许多朋友，包括谢寥沙的姐姐、姐夫都被敌人推上了绞刑架。
保尔和谢寥沙都参加了武装斗争，经受了战斗的洗礼。为了保卫祖国无产阶级政权，谢寥沙光荣牺牲了，保尔的腿也受了伤，并且得了伤寒。保尔在部队中羡慕威武雄壮的骑兵，不顾同志们的劝告，从陆军跑到骑兵去了。勇敢的骑兵攻入省城，救出了7000名在押的革命人民。然而一颗炸弹在保尔身边炸响，保尔的头部受了重伤。在养病期间，保尔以惊人的毅力战胜了死亡，也努力学习文化。他最喜爱读英国小说《牛虻》，敬佩主人公牛虻的斗争精神。保尔出院后，起初就住在冬妮亚寄住的亲戚家里。他试着领冬妮亚参加社会活动、参加城里的共青团会议，但是她每次都要打扮得漂漂亮亮，别出心裁，保尔劝她，她生气地说：“我从来就不喜欢和别人一个样子，要是你不便带我去我就不去好了。”保尔怀着痛苦和惊讶的心情，看到那一向似乎是很牢固的友谊在逐渐破裂。每一次会面，每一次谈话都使他们关系更加疏远，心情更加不愉快。保尔对冬妮亚那种庸俗个人主义越来越不能容忍了，感情的破裂已经不可避免。
第二天，保尔在街上看见一张布告，下面署名是肃反委员会主席朱赫来。他的心狂跳起来，马上去找这个老水兵，要求跟他一起搞肃反工作。保尔虽然经历了艰苦的战场考验，但繁重紧张的肃反工作还是击倒了有着伤病的保尔，不得已保尔终于离开岗位，回家养病。
保尔回省城后，被任命为铁路二厂团委书记。与团委委员丽达在工作上经常接触，并且丽达辅导他学习政治理论，两人之间逐渐加深了感情。有一次丽达的哥哥来看丽达，两人拥抱时被保尔看见，保尔误以为丽达已经结了婚，心中很不是滋味，就采取了冷淡的态度。后来虽然知道是她哥哥，但保尔还固执地采取冷淡态度，错过与丽达相爱的机会。
这段时间内奥尔利克匪帮在南乌克兰各城市准备暴动。肃反委员会事先知道了敌人的阴谋，组织党团积极分子提前一天采取行动粉碎了这次暴动阴谋，保尔积极参加了这次活动。巩固政权，抵抗饥寒的关键就是粮食和木材，为了运出被坏人有意安排在7公里以外的林区木材，省委决定在一个半月内要抢修一条轻便铁路，把木材运进城里，在秋雨绵绵的艰苦条件下，保尔参加了突击修路，克服了难以想象的困难，而且他们还不时受到武装匪徒的袭扰。朱赫来到工地察看，解决施工中的难题，他看着这些挖土的人，眼神里充满了喜悦、疼爱和自豪，他说：“这些人是无价之宝，钢铁就是这样炼成的。”
忘我工作的保尔担任了第五突击队队长，他不顾腿脚冻坏，早起，晚睡，带头猛干，全身是泥，衣衫破烂，毫无怨言。在最艰苦的一段时间，一列客车驶进车站，火车头有气无力，煤水车上一块木柴也没有，炉火就要熄灭了，被迫停到侧线上。这时一场大雪把修轻便铁路的工地完全覆盖了。站长决定要给火车上加木柴，这就必须让六七百名乘客中的男人都去帮助清理大雪，保尔负责给这些人派活。没想到在这些乘客中见到冬妮亚。现在她同在铁路局担任重要职务的丈夫一起到一个大城市去，冬妮亚看到保尔穿一身破烂衣服，两只稀奇古怪的鞋子，脖子上围一条脏毛巾，脸好久没洗了。她甚至没勇气同少年时代的恋人握手。傍晚收工以后，人们都向车站走去，冬妮亚的丈夫抢先回车上占座位去了。冬妮亚等着走在最后的保尔，对他说：“你好，保尔鲁沙，坦白地说，我没想到你会弄成这个样子，难道你不能在政府里搞到一个比挖土强一点的差事吗？我还以为你早就当上了委员或委员一类的首长呢，你的生活怎么这样不顺心哪……”保尔站住了，用惊奇的目光打量着冬妮亚：“我也没想到你会这么……酸臭。”冬妮亚的脸一下子红到了耳根：“你还是这么粗鲁……。”保尔把木锨往肩上一扛，迈开大步向前走去，走了几步，他才回答说：“说句不客气的话，我的粗鲁比起您的彬彬有礼来，要好得多。我的生活用不着您担心，一切正常，但是您的生活却比我原来想象的还要糟，两年前你还好一些，还敢和一个工人握手，可现在呢，你浑身都是樟脑丸味儿。说实在的，我跟你已经没什么可谈的了。”
这以后，保尔坚持到铁路快要修完，无情的伤寒和大叶性肺炎，最终夺去了保尔的战斗力，组织上不得不派人把他送回家乡小城去休养，在半路上误传了保尔已经死去的消息。然而青春胜利了，伤寒没能夺去保尔的生命，他第四次跨过死亡的门槛回到人间。但是医生发现他脊椎有一个深坑，那是在罗夫诺城下一颗三寸炮弹在他背后炸开了花留下的伤残。医生掩饰不住自己对保尔身体前景的忧虑。
明天保尔又要离开家乡到省城恢复工作了，他不知不觉走到松林跟前，去凭吊牺牲的战友。松林右面是阴森森的老监狱，它前面一片空旷的广场就是谢寥沙的姐姐瓦莉亚和她的同志们被绞死的地方。保尔在原设绞架处默默站了一会儿，然后顺坡下去走到了埋葬烈士的墓地，慢慢摘下帽子，极度的悲愤充满他的心。他想，人最宝贵的是生命，生命对每个人只能有一次。人的一生应当这样度过：当他回首往事的时候，不因虚度年华而悔恨，也不因碌碌无为而羞耻。他临死的时候能够说，我的生命和全部精力都献给了世界上最壮丽的事业——为解放全人类而斗争。
他要赶紧生活，因为一场莫名其妙的疾病或者一个意外的悲惨事件都会使生命中断。怀着这样的思想保尔离开了烈士墓地。
保尔回到省城基辅，这时朱赫来已调到外地，丽达也已调到莫斯科任团中央委员去了。在工厂，保尔入了党。他不断学习，努力工作，尤其善于正确作好青年的政治思想工作，他勇敢地向偷懒、自私作斗争，并担任了兼职的团委委员。
八个月以后，保尔又病了一场，稍有恢复后又积极要求分配工作，被分到波兰与乌克兰的边界担任第二军训营政委，积极开展组建党团组织和培养后备军人的任务，受到当地人和党负责人的喜爱和信任。但不久终于又因劳累犯了病。
这个时期党内托洛茨基分子挑起争论，保尔的几个共同战斗过的战友也误入了托派，还有个别人堕落成为腐化分子。保尔不断学习，加强自己的修养。
保尔参加中央团代会时，重新见到丽达，向她承认他犯了“牛虻”式的错误。丽达却因为误信保尔已死，早已结婚，还有了孩子，两个人终于失去了共同生活的机会。保尔病情每况愈下，不得不到克里米亚疗养。
后来三次车祸中，保尔又不幸伤了右膝并作了手术。生活将以保尔为主人公的悲剧越演越烈，但保尔的斗争意识始终不减。在海滨疗养时，保尔住在母亲的老友家里，并逐渐与其小女儿达雅产生了感情，保尔仍坚持学习，增强写作本领，党委给他创造了许多方便条件，他也不断地帮助达雅进步。虽然他终于瘫痪了，但达雅成熟了，当了市苏维埃代表，入了党。保尔终于认识到他在前几年里太不爱惜身体，这样做与其说是英雄行为，不如说是任性不负责任。最后保尔在母亲和妻子的帮助下，克服一切困难，想尽种种办法，或者用带框的硬纸板或口述请人记录，开始回顾自己的一生，用他那病残的躯体，以笔为旗，成为一名文学战线上冲锋陷阵的战士。1934年《钢铁是怎样炼成的》终于出版了！保尔又开始了新生活。