参军后，史元厚被编入鲁南军区独立团。同年秋，该团奉命开往肥城附近地区，经常在长清、平阴、东平、宁阳、泰安一带游动作战。锄恶霸、斗地主，歼灭还乡团，史元厚干得非常带劲。

辽沈、淮海、平津三大战役胜利之后，鲁中军区独立团奉命南下。部队开赴徐州，经过整编，于1949年5月26日正式改编为中国人民解放军铁道兵团。史元厚被分配到警卫连当战士。接着他们又奉命打过长江，直奔上海，接管了上海铁路局。

在上海，史元厚所在部队又改编为铁路人民警察部队，他变成了一名保卫铁路的警察。他忠于职守，手握钢枪，为保卫铁路、人民安全而努力工作着。进城后，生活条件变了，但史元厚的思想没有变，处处保持和发扬人民军队的光荣传统，克勤克俭，艰苦奋斗，自己从不乱花一分钱。他盖的那床旧棉被还是刚参军时发的，别人都劝他领床新的，他说：“我们国家还穷，自己少领一床，国家和人民就可以减少一点负担。”衣裤鞋袜破了，他总是缝缝补补再穿，舍不得丢掉。

在革命大家庭里，史元厚尊敬首长，热爱阶级兄弟。有一段时间，部队驻地离食堂较远，来回要走很远的路。有人说：“吃饱了，走完这段路就又饿啦。”看到这种情况，他就主动要求承担起去食堂为同志们打饭的任务。不管刮风下雨，从未耽误过。史元厚还经常找新入伍的同志谈心，发现他们有什么实际困难，尽量帮他们解决。班里的战友病了，他主动到床前问寒问暖，端茶送饭，熬汤煎药。同志们被这颗火热的心所感动，都说：“史元厚就像我们班里的勤务员一样。”

1951年6月，史元厚光荣地参加了青年团。不久，部队开始学习文化，史元厚第一个报了名。在旧社会像史元厚这样的穷孩子被剥夺了受教育的权利，如今组织上让他读书，就像枯苗逢甘雨，真是高兴极了。

每天，东方刚刚发白，史元厚就起床认真读书学习。上课时，他总是专心听讲，认真地记。教员布置的作业，他都是当天完成。由于他学习刻苦，勤奋好学，史元厚终以优良的成绩完成了学业，摘掉了文盲帽子。

1950年6月25日，美帝国主义发动了侵略朝鲜的战争，并把战火烧到鸭绿江边。毛泽东主席发出了“抗美援朝，保家卫国”的伟大号召，全国人民积极响应，热血青年纷纷报名参加中国人民志愿军。史元厚怀着参战的急切心情，写下了决心书，他又跑到铁路公安处找到中队长说：“批准我上前线吧，我要到抗美援朝最前线去打击侵略者，保家卫国，为革命事业贡献力量!”

但是，根据当时的形势和任务。组织上没有同意史元厚赴朝参战。史元厚回到宿舍，躺在床上却翻来复去睡不着，想起了在旧社会经受的重重苦难；又想到了新中国成立后的变化；想到了美帝国主义对兄弟邻邦朝鲜人民的蹂躏和屠杀；他再也躺不住了，先后七次向组织递交了赴朝申请书。

1953年2月，史元厚的申请终于获得批准，他被编入中国人民志愿军铁道兵某部警卫连。在上海铁路局召开的欢送大会上，胸戴红花的史元厚按捺不住内心的激动，站起来恭恭敬敬地向毛泽东主席像敬了个礼，然后郑重地说：“同志们，我决不辜负领导和同志们的期望，坚决完成上级交给的一切任务，争取为人民立新功。我要在火线上创造条件争取入党，为朝鲜人民，为祖国人民争光。当革命需要的时候，我愿意贡献自己的一切……”

赴朝后，史元厚所在的铁道兵部队，主要任务是负责铁路运输，保卫铁路安全。刚刚安营扎寨不久，就获悉敌人妄图从志愿军后方登陆的消息。部队立即组织连队抢挖工事，做好反登陆作战的准备。史元厚和战友们冒着零下30度的严寒，抡锤打钎构筑工事。史元厚手上磨起了血泡，肩膀压破了皮，还是干得很带劲。

修好工事和打完坑道，部队又接受了帮助朝鲜人民修建住房的任务。朝鲜人民的家园被美国侵略者炸成了一片废墟，群众流离失所，无家可归。战士的责任感和对朝鲜人民的悲惨遭遇的同情感激励着史元厚，使他产生了一股无穷的力量。他和战友们一起铲荆棘、劈乱石、刨大树整地基、锯木板，样样活他都干在头里，什么活重就干什么活。他们经过57天的苦战，在废墟上修起了一幢幢住房，使无家可归的朝鲜群众搬进了新居。

抗美援朝期间，部队广泛开展宣传和学习黄继光、邱少云、罗盛教等英雄人物的活动。史元厚被英雄人物的高大形象鼓舞、激励着。他暗暗下决心，用实际行动向邱少云、黄继光等英雄人物学习。

有一次，一列满载着棉花、汽油等军用物资的列车在山洞里起了火，浓烟滚滚，火势漫延。史元厚一边高喊着“同志们，快去救火”，一边迅速钻进山洞，冲向火场。烟熏得他喘不过气来，两眼直流泪，什么也看不见。他的脸和手被烫伤了，衣服被火烧着了，仍在奋勇救火。同志们看到他这般情形，硬是把他拉了出来。只见他在地上一滚，然后提起一桶水浇在身上，又冲了进去。烈火终于扑灭了，满载军用物资的车厢保住了，史元厚受到部队领导的表扬。

1953年12月1日，中国人民第三届赴朝慰问团第八分团来到史元厚所在的部队。慰问团住的宿营车停在安州火车站附近，史元厚和几个战友被派去担任警戒。

安州火车站后面有座龙潭岭，山脚下有个龙潭池，当史元厚和战友们路过这里时，有几个朝鲜儿童蹲在爬犁上滑冰，突然间，从龙潭池传来了惊叫声，原来一位朝鲜儿童陷入了冰窟，他两只手扒在冰上，挣扎着向人们呼救。

听到呼救声，史元厚飞快地向龙潭池跑去。他脱掉棉衣，跳到冰上伸手拉那个落水儿童。“忽鸡”一声，他和儿童一起落入冰水中。史元厚毫不犹豫地钻入水底，来回游动寻摸落水儿童。他好不容易摸到落水儿童，双手吃力地将其托出水平，又推到冰面上。“哗啦”一声，随着塌陷的冰块，儿童又跌进水里。这时，史元厚竭尽全力把头伸出水面，换了口气，又潜入水底。摸了好几圈，再次找到了落水儿童，用足力气把他再次推出水面。但因冰薄，儿童再次坠入水里。

在冰水中，已被冻成半昏迷状态的史元厚竭尽全力第三次潜到水底把儿童托出水平面，用尽力气一推，把儿童推到了冰上。

落水儿童得救了，但史元厚却再也游不上来了。史元厚用自己的生命，换取了朝鲜儿童的新生，以自己的英雄行动谱写了一曲伟大的国际主义颂歌，在中朝友谊的史册上增添了光辉的一页。

1945年参加民兵组织。l948年11月参加中国人民解放军， 参加了淮海战役。1949年5月，所在部队改编为人民警察部队，进驻上海。同年6月，加入中国新民主主义青年团。 1950年抗美援朝开始后，史元厚连续7次递交申请书和决心书，要求

参加志愿军。1953年2月参加抗美援朝。入朝后所在部队接受的第一次任务是打山洞修坑道，他专挑重活干。一次，一辆停在山洞里的军用车突然起火，他马上通知战友并奋不顾身地向烈火扑去，保住了军用物资。1953年5月13日，美机轰炸顺安地区石岩水库，他和战友冒着生命危险，跳入水中，捞起冲倒的电线杆，接通了电话线路。 是年12月1日，在完成警卫祖国慰问团的任务返回部队途中，路经龙潭岭下的龙潭池时，忽然听到有人呼救，遇一朝鲜儿童滑冰落入冰窟中。他迅即脱下棉衣，跃入冰水中，先后三次潜入水底，将儿童托出水面，赶来抢救的战友用竹竿将儿童救出，他却因精疲力竭沉入水底。12月5日，朝鲜平安南道安州郡人民及所在部队3000多人隆重举行追悼大会，将他的遗体安葬在龙潭岭上，并将烈士牺牲地——龙潭岭命名为“史元厚岭”，龙潭池更名为“史元厚池”。中国人民志愿军领导机关追认他为中国共产党党员，授予一等功臣、二级爱民模范称号。山东省人民政府在他的家乡长清县潘庄建起烈士纪念堂。1985年，为纪念中国人民志愿军入朝作战35周年，朝鲜政府为其修建了铜像。

被救起的儿童后任朝鲜官职，并到史元厚家乡悼念，当问起其母亲需要什么，她的母亲只要了两只铁桶。

坐落在马山乡潘庄村的史元厚烈士纪念堂，于1954年11月18日竣工，占地面积1．6亩，房屋17间，国家投资3万元。纪念堂为三合院，大门呈八字形、砖券门、青石墙基、玻璃门窗的现代瓦房，院内正房5间纪念堂。纪念堂正房迎壁悬挂着烈士遗像，两侧有原铁道部长滕代远题写的“罗盛教式的国际主义战士史元厚烈士永垂不朽I”巨幅挽联，被救儿童赵元弘的挽联是：“史元厚烈士永垂不朽!”另外还有铁道部、上海铁路局、山东省政府等送的挽联。