Отсюда его направили на вагоноремонтный завод в Куйбышев (ныне Самара), но мальчишка сбежал и за нарушения паспортного режима был помещен в Уфимскую детскую трудовую колонию. Здесь его застала война. Александр неоднократно обращался с письменными просьбами отправить его на фронт. Однако до 5 марта 1942 года молодой человек работал учеником слесаря, а 15 марта 1942 года Александра назначили помощником воспитателя и избрали председателем центральной конфликтной комиссии колонии.
В Красную Армию Матросова призвали в итоге только в сентябре 1942 года, молодой человек был направлен в пехотное училище под Оренбург. В ноябре вступил в ВЛКСМ, а 18 января 1943 года вместе с остальными курсантами отбыл добровольцем в составе маршевой роты на Калининский фронт.
В феврале зачислен в состав 2-го отдельного стрелкового батальона 91-й отдельной Сибирской добровольческой бригады имени И. В. Сталина (позже 254-й гвардейский стрелковый полк 56-й гвардейской стрелковой дивизии, Калининский фронт). Там его избрали групкомсоргом и назначили агитатором взвода. 15 февраля его бригада выступила от станции Земцы Нелидововского района Калининской области в направлении города Локня (Псковская область), и с 25 февраля 1943 года уже вела бои. А 27 февраля 1943 года Александр Матросов шагнул в бессмертие.
Его батальон штурмовал опорный пункт немцев в районе деревни Плетень. На подходе к населенному пункту были возведены три дзота. Фланговые огневые точки удалось уничтожить, но центральный продолжал поливать огнем лощину перед деревней. Тогда к дзоту двинулись красноармейцы Петр Огурцов и Александр Матросов. Однако товарища тяжело ранили, и Александру пришлось выполнять задание в одиночку.
Подобравшись к амбразуре с фланга, он бросил две гранаты — пулемет замолчал. Но вновь «залаял», чуть только бойцы поднялись в атаку. Тогда Александр Матросов, в один прыжок добравшись до пулемета, накрыл амбразуру своим телом. Благодаря его подвигу, подразделение выполнило боевую задачу — укрепрайон и деревня были взяты.
Указом Президиума Верховного Совета СССР «О присвоении звания Героя Советского Союза начальствующему и рядовому составу Красной Армии» от 19 июня 1943 года за «образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство» Александр Матросов удостоен посмертно звания Героя Советского Союза.
«Великий подвиг товарища Матросова должен служить примером воинской доблести и геройства для всех воинов Красной Армии», — записано в приказе Народного комиссара обороны СССР № 269 от 8 сентября 1943 года. Этим же приказом имя Александра Матвеевича Матросова было присвоено 254-му гвардейскому стрелковому полку, а сам он был навечно зачислен в списки 1-й роты этого полка.
Помимо звания Героя Советского Союза Александр Матвеевич награжден Орденом Ленина, а также медалью «Золотая Звезда».
Герой похоронен в городе Великие Луки. Надгробный памятник был открыт 25 июля 1954 года. Площадь, где покоится прах Матросова, названа в его честь.
На месте гибели Александра Матросова возведен мемориальный комплекс. Памятники и монументы герою установлены в разных регионах России. Именем героя названа улицы. Одна из них — в Твери.
