De Iers-Amerikaanse, katholieke Sullivan-broers worden geïntroduceerd door een progressie van dopen: George Thomas in 1914, Francis “Frank” Henry in 1916, Joseph Eugene in 1918, Madison “Matt” Abel in 1919 en Albert Leo in 1922 in hun woonplaats Waterloo, IA. Er is ook zus Genevieve, waardoor de Sullivans een gelukkig gezin van acht zijn. Naarmate de jongens groeien, worden ze opgejut door hun moeder en zus Genevieve en krijgen ze strenge maar liefdevolle begeleiding van hun vader, die een spoorweggoederenconducteur is.
Elke dag beklimmen de jongens de watertoren bij de sporen en zwaaien naar hun vader als hij in de trein passeert. De broers krijgen te zien hoe ze in hun jeugd in de problemen komen: een gevecht, een bijna-verdrinking (waarna hun moeder hen laat beloven geen voet meer op een boot te zetten totdat ze volwassen zijn), en per ongeluk de keuken overspoelen.
In 1939 zit alleen Al nog op de middelbare school. Op de dag dat George een motorrace wint, ontmoet Al Katherine Mary, (gespeeld door Anne Baxter) een enig kind dat bij haar vader woont. Ondanks hun jeugd worden Al en Katherine Mary verliefd. Omdat hij gelooft dat Al te jong is, breken zijn broers het paar bijna uit elkaar, maar beseffen wat ze hebben gedaan en verontschuldigen zich. Kort daarna zijn Katherine Mary en Al getrouwd en tien maanden later verwachten ze een baby. Al wordt ontslagen omdat hij de middag vrij heeft genomen om zijn vrouw naar de dokter te begeleiden, maar zijn broers beloven hem te helpen.
Later, maanden nadat de kleine Jimmy in de familie is verwelkomd, ontspannen de Sullivans zich op een zondag – 7 december 1941. Ze horen over de aanval op Pearl Harbor op de radio. De jongens realiseren zich dat een van hun vrienden, Bill Bascom (Bill Ball in het echte leven), op de USS Arizona zat en besluiten zich bij de marine aan te sluiten om hem te wreken.
Al besluit dat hij niet met zijn broers mee kan gaan, vanwege zijn familieverantwoordelijkheden, maar wanneer Katherine Mary zijn moedeloze gezicht ziet, zegt ze hem dat hij met de anderen naar het rekruteringsstation moet gaan. De broers staan erop dat ze op hetzelfde schip dienen, maar de ronselaar stelt dat de marine dergelijke garanties niet kan geven. De broers vertrekken, maar later ontvangt George zijn conceptbericht en schrijft naar het navy department, waar hij officiële toestemming krijgt voor de jongens om samen te dienen.
Later wachten Tom, Alleta en Katherine Mary vol spanning op brieven van hun geliefden, die dienen aan boord van de USS Juneau in de Stille Oceaan. Er woedt een veldslag bij de Salomonseilanden en op een dag wordt de Juneau getroffen. Vier van de broers vinden elkaar en realiseren zich dan dat George beneden in de ziekenboeg zit. Ze haasten zich naar beneden om hem te halen, en als George erop staat dat ze hem achterlaten, antwoordt Al: “We kunnen niet gaan zwemmen zonder jou.”
Kort daarna bezoekt dezelfde ronselaar van tevoren het huis van Sullivan en vertelt Katherine Mary, Tom, Alleta en Gen dat alle vijf de broers in actie zijn gesneuveld. Verbijsterd gaat Tom aan het werk en groet de watertoren waarop zijn zonen vroeger stonden en naar hem zwaaiden. Enige tijd later kijken Tom, Katherine Mary en Gen, die zich bij de WAVES heeft aangesloten, met trots toe hoe Alleta een nieuwe torpedobootjager doopt, de USS The Sullivans. Terwijl Tom en Alleta het schip zien wegvaren, verklaart Alleta: “Tom, onze jongens drijven weer.”
