Matrosov a fost soldat în Batalionul 2 Pușcași din Brigada 91 Voluntari Siberieni, redenumită ulterior Regimentul 254 Pușcași și reorganizată în cadrul a Diviziei 56 Pușcași de Gardă a Armatei Sovietice. El era înarmat cu o pușcă mitralieră.[4]
Pe 22 februarie 1943, în lupta pentru recucerirea satului Cernușki, în apropiere de Velikie Luki, în prezent în raionul Loknianski din regiunea Pskov, forțele sovietice au intrat sub focul a trei mitraliere grele germane, aflate în cazemate de beton, care blocau drumul spre sat. Două cazemate au fost distruse, dar încercările de capturare a celei de-a treia cazemate au dus la moartea mai multor militari sovietici. Matrosov s-a strecurat până acolo și a aruncat două grenade prin ambrazura cazematei. Mitraliera din interior și-a oprit temporar tragerea. Câteva minute mai târziu, când militarii sovietici s-au ridicat să atace, a fost reluat focul de mitralieră din cazemată. Potrivit versiunii oficial sovietice, în acest moment Matrosov s-a ridicat și a blocat cu corpul său ambrazura cazematei, permițând camarazilor săi să atace cu prețul propriei sale vieți. Acest act de eroism a permis unități sale să înainteze și să captureze cazemate și apoi să-și continue înaintarea către sat.
Matrosov este personajul principal al filmului de războiSoldatul Aleksandr Matrosov (Рядовой Александр Матросов), realizat în 1947 de regizorul Leonid Lukov.