En 1943, las potencias del Eje planean un asalto a la isla de Kheros, donde 2.000 soldados británicos están atrapados, para mostrar su fuerza militar y convencer a la neutral Turquía de unirse a ellos. El rescate por parte de la Royal Navy es impedido por dos enormes cañones de gran calibre dirigidos por radar en la (ficticia) cercana isla de Navarone. Cuando los esfuerzos de bombardeo aéreo fallan, la Inteligencia Aliada reúne un equipo de comandos para infiltrarse en Navarone y destruir los cañones. El equipo está liderado por el Mayor Roy Franklin y compuesto por el Capitán Keith Mallory, un espía de renombre y oficial del Long Range Desert Group (LRDG); el Coronel Andrea Stavros del Ejército Griego; el mejor amigo de Franklin, el Cabo Miller, un experto en explosivos y exprofesor de química; Spyros Pappadimos, un grecoamericano y espía nativo de Navarone; y "El Carnicero de Barcelona" Brown, un ingeniero y experto en combate con cuchillo.

Disfrazados de pescadores griegos en un barco pesquero en mal estado, navegan por el Mar Egeo, donde logran vencer a la tripulación de un barco patrulla alemán que los intercepta. Más tarde, en el viaje, Mallory confiesa a Franklin que Stavros había jurado matarlo después de la guerra porque Mallory fue involuntariamente responsable de la muerte de la esposa e hijos de Stavros. Después de naufragar en la costa de Navarone durante una tormenta, el experimentado alpinista Mallory lidera al equipo en una escalada por el acantilado, durante la cual Franklin se lesiona gravemente la pierna. Mientras buscan refugio en las montañas, Mallory evita que Franklin se suicide y le miente diciéndole que la misión ha sido cancelada y que se lanzará un importante ataque naval en la costa en su lugar. Se reúnen con dos combatientes de la resistencia local, la hermana de Spyros, Maria, y su amiga Anna, quien una vez fue capturada y torturada por los alemanes antes de escapar.

Soldados alemanes siguen constantemente la misión. El grupo es finalmente capturado en la ciudad de Mandrakos por Oberleutnant Muesel mientras intentan encontrar un médico para Franklin (cuya pierna está infectada de gangrena). Mientras son interrogados por SS Hauptsturmführer Sessler, Stavros distrae a los alemanes y el equipo se apodera de sus captores. Escapan con uniformes alemanes, dejando a Franklin para recibir atención médica. Con el tiempo, a Franklin le inyectan escopolamina y revela la desinformación de Mallory, como Mallory había esperado. La mayoría de las fuerzas abandonan la fortaleza para contrarrestar el esperado ataque costero. Al infiltrarse en el pueblo de Navarone, sin embargo, Miller descubre que la mayoría de sus explosivos han sido saboteados y deduce que Anna es la culpable. Ella confiesa que no escapó, sino que los alemanes la reclutaron como informante a cambio de su liberación. Mallory se prepara a regañadientes para ejecutar a Anna para evitar la detección, pero Maria interviene y la mata a tiros.

El equipo se divide: Mallory y Miller van por los cañones, Stavros y Spyros crean distracciones en el pueblo (con la ayuda de residentes locales), y Maria y Brown roban un barco para su escape. Spyros muere en un tiroteo con un oficial alemán, y Brown es apuñalado durante el robo del barco debido a su renuencia a matar a un guardia. Mientras tanto, Mallory y Miller se infiltran en la posición de los cañones, pero activan una alarma cuando sellan las puertas detrás de ellos. Miller coloca explosivos en los cañones y prepara una trampa gigante debajo de un polipasto de munición, con un dispositivo de gatillo incorporado en la pista del polipasto. Los alemanes finalmente logran entrar en la posición de los cañones y desactivan los explosivos colocados en los cañones; mientras tanto, Mallory y Miller escapan por el acantilado y son recogidos del mar por el barco robado. Un herido Stavros también logra llegar al mar y es ayudado a bordo por Mallory, resolviendo así la vendetta entre ellos.

Cuando los destructores aliados intentan rescatar a las tropas británicas atrapadas, los alemanes abren fuego contra ellos. Cuando el polipasto finalmente llega al dispositivo de gatillo de Miller, los explosivos ocultos hacen que las municiones circundantes exploten en una enorme explosión, destruyendo por completo los cañones y toda la fortaleza. El equipo de Mallory llega a salvo al convoy británico. Sin embargo, Stavros le estrecha la mano a Mallory y decide regresar a Navarone con Maria, de quien se ha enamorado. Mallory y Miller, regresando a casa, observan las consecuencias de su éxito desde un destructor.