Непосредственно события в романе происходят в течение трех суток в конце мая 1937 года. По-видимому, это самый важный момент в жизни Роберта Джордана. Он получает в Мадриде задание от республиканского генерала Гольца взорвать мост через небольшое ущелье в фашистском тылу. Мост должен взлететь на воздух в точно определенное время, сразу же после начала тайно запланированного наступления республиканцев, так, чтобы по этой единственной дороге, ведущей к фронту, фашисты не сумели бы срочно перебросить подкрепления, на участок прорыва. Для осуществления этой акции нагруженный динамитом Джордан пересекает линию фронта и, встретив проводника, старика Ансельмо, приходит в расположенный в горах лагерь партизан. Они должны ему помочь. Этот небольшой отряд, во главе которого стоит Пабло, укрылся в маленькой пещере в горах, невидимой для воздушного наблюдения фашистских самолетов. Замаскированы и лошади партизан. Приход Джордана, который сменяет своего предшественника подрывника — русского Кашкина, погибшего в бою, партизаны воспринимают не без чувства тревоги; для них ясно, что взрыв моста должен навлечь на них большие неприятности. Их начнут преследовать патрули, им придется уйти с насиженного места. Особенно враждебен Джордану Пабло; другие партизаны, согласившиеся ему помочь, даже предлагают убить своего вожака, чтобы тот не испортил все дело. Правда, Пабло присоединяется к Джордану, но перед самой операцией дезертирует. Затем в последний момент Пабло все же появляется на поле боя во время атаки.
Все эти трое суток в лагере партизан, с которыми завязываются разнообразные отношения, Джордан готовится к операции, изучает местность, планирует способ подрыва моста. Он приходит к командиру соседнего партизанского отряда Эль Сордо, человеку суровому и мужественному, который согласен выделить ему в помощь своих людей. Однако как раз накануне операции фашисты обнаруживают отряд Эль Сордо, окружают его на холме. Засев на его вершине, Эль Сордо принимает смертельный бой и героически гибнет после того, как фашисты посылают самолеты против отчаянно сопротивляющихся партизан. Джордан слышит шум боя, понимает, что Эль Сордо в беде, но не может прийти к нему на помощь, ибо тем самым он обнаружил бы себя и сорвал выполнение главного задания.
Военная тема переплетается в романе с темой лирической. В лагере партизан Джордан встречает молодую девушку Марию. Фашисты убили ее родителей, над ней совершили грубое насилие. Между ней и Джорданом вспыхивает яркое, сильное чувство. Хемингуэй много писал о любви; история отношений Джордана и Марии — одна из самых волнующих. Трое суток они вместе; их чувства обострены смертельной опасностью и возможной разлукой. Кажется, что они обрели друг друга. «Я всегда тебя любила, только никогда не встречала», — говорит Мария Джордану. «Я — это ты, ты — это я», — убеждает она его. Любовь для Джордана — не возможность укрыться от жестокого мира (как было у прежних героев Хемингуэя). Она одушевлена той высокой целью, во имя которой он сражается.
Никогда прежде не раскрывал Хемингуэй столь подробно внутренний мир своих героев. В «Колоколе» он широко использовал прием внутреннего монолога. В одном из таких монологов Джордана мы слышим столь непривычные для прежних героев «высокие» слова: «…Я люблю тебя так, как я люблю все, за что мы боремся. Я люблю тебя так, как я люблю свободу, и человеческое достоинство, и право каждого работать и не голодать». Раненый, готовый принять смерть, он думает о Марии, о ее спасении. Он словно передает ей эстафету антифашизма. И кажется, что героиня романа возвращается к читателям на новом жизненном витке в образе другой Марии из рассказа «Никто никогда не умирал».
Между тем старик Ансельмо, следящий по приказу Джордана за мостом, замечает, как резко увеличился поток автомашин, идущих к фронту. Партизаны, побывавшие в городе, слышат открытые разговоры о готовящемся наступлении республиканцев. Для Джордана ясно: фашисты знают о планах республиканцев, готовятся к отпору, подбрасывают подкрепления. Наступление захлебнется, ибо лишается фактора внезапности. Джордан направляет молодого партизана Андреса в штаб Гольца с донесением, надеясь, что тот отменит наступление, которое ничего не даст, кроме бессмысленных жертв. Андрес и сопровождавший его лейтенант Гомес встречают Марти, комиссара Интернациональных бригад, который велит арестовать посланцев и намерен их без суда расстрелять. Лишь вмешательство Каркова, советского журналиста, спасет их от гибели. Наконец, донесение передано Гольцу. Но подготовка к наступлению уже идет полным ходом, машина запущена, и Гольц, даже понимая всю бессмысленность этой операции, не может ее остановить…