Александр, после трагической гибели своей сестры Зои, в возрасте неполных 17-ти лет ушёл на фронт. Закончил Ульяновское бронетанковое училище и получил звание младшего лейтенанта.

Боевое крещение Александр прошел 21 октября 1943 года под Оршей.

Александр участвовал в освобождении Белоруссии и Прибалтики, в прорыве рубежей немецкой обороны в Восточной Пруссии.

13 апреля 1945 года в бою с противотанковой батареей на северо-западе Кёнигсберга уничтожил 4 орудия и около роты пехоты, а после того как его САУ была подбита, при поддержке других САУ под его командованием вступил в стрелковый бой с оставшейся пехотой нацистов и захватил ключевой опорный пункт в городке Фирбрюдеркруг. В этом бою Александр получил смертельное ранение.

29 июня 1945 года указом Президиума Верховного Совета СССР Александру Космодемьянскому посмертно присвоено звание Герой СССР.