1959年12月征兵开始,雷锋迫切要求参军,焦化厂领导舍不得放他走。雷锋跑了几十里路来到辽阳市兵役局(现人民武装部)表明参军的决心。他身高只有1.54米,体重不足55公斤,均不符合征兵条件,但因政治素质过硬和有经验技术,最后被破例批准入伍。参加人民解放军后,编入工程兵某部运输连四班,任班长。他全心全意为人民服务,只要是对人民有利的事,他都心甘情愿地去做。他曾多次立功,被评为节约标兵和模范共青团员。1960年11月入党,并被选为抚顺市人民代表。1962年8月因公殉职。
因公殉职后,1963年1月7日,国防部命名他生前所在班为“雷锋班”, 1963年3月5日,毛泽东同志亲笔题词:“向雷锋同志学习”。周恩来题词:“向雷锋同志学习:憎爱分明的阶级立场,言行一致的革命精神,公而忘私的共产主义风格,奋不顾身的无产阶级斗志。”此后,掀起全国人民特别是青少年向雷锋学习的热潮。此后,每年三月五日便成了全民学雷锋的日子。