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L'11 settembre 2001 Mitch Nelson, capitano dell'Esercito degli Stati Uniti e membro del Distaccamento Operativo Alpha (ODA) 595 dei Berretti Verdi, si trasferisce in una nuova casa con la moglie e la figlia dopo essere stato assegnato al servizio di staff del Tenente Colonnello Bowers. Alla notizia dei devastanti attacchi terroristici di quel giorno, Nelson si offre volontario per guidare il 595 in Afghanistan. Bowers inizialmente rifiuta, ma il soldato veterano CW5 Hal Spencer, che in precedenza doveva andare in pensione, convince Bowers a dare nuovamente a Nelson il comando del 595, oltre a offrirsi volontario per il dispiegamento. Dopo aver lasciato le loro famiglie, il 7 ottobre 2001 il 595 si reca in Uzbekistan. Dopo essere stati informati e valutati dal col. Mulholland, comandante del 5° Gruppo di Forze Speciali, Nelson e il 595 vengono scelti per combattere a fianco del leader dell'Alleanza del Nord Abdul Rashid Dostum.

L'ODA 595 viene inserita segretamente in Afghanistan a bordo di un MH-47 Chinook pilotato dal 160° SOAR il 19 ottobre 2001. Atterrano a 40 miglia a sud di Mazar-i Sharif, la quarta città più grande del paese e da sempre roccaforte dei talebani, dove incontrano Dostum. Sei dei 12 membri, guidati da Nelson, partono con Dostum verso le montagne, mentre gli altri sei rimangono in un campo fortificato soprannominato "Alamo" sotto il comando di Spencer. Dostum sta cercando di conquistare la città dell'Afghanistan settentrionale, mentre combatte contro il leader talebano Mullah Razzan, che governa le comunità locali in modo brutale secondo la rigida legge della Sharia e ha ucciso diverse persone, tra cui la famiglia di Dostum. Sebbene il signore della guerra sia inizialmente scettico sulle capacità di Nelson, quest'ultimo si guadagna gradualmente il rispetto di Dostum. In una battaglia, però, Dostum commette un errore tattico che gli costa diverse vittime. Nelson accusa Dostum di aver agito con noncuranza con le vite dei suoi uomini e di aver nascosto informazioni preziose, mentre Dostum ribatte che ritiene che Nelson e gli Stati Uniti non siano disposti a pagare il prezzo potenziale del conflitto e dice a Nelson che deve usare il suo cuore e la sua mente per "essere un guerriero" invece che un soldato. Alla fine i due si riconciliano e, dopo aver diviso un elemento di tre uomini sotto il SFC Sam Diller per colpire una via di rifornimento talebana, e dopo essersi uniti alla metà dell'ODA 595 di Spencer, continuano a lavorare insieme. Conquistano diverse vittorie grazie alla leadership e agli uomini di Dostum e alla potenza aerea americana, facendo progressi significativi verso Mazar-i Sharif. Quando Nelson informa Dostum che un'altra ODA, la 555, è stata inviata a sostenere Atta Muhammad, un altro leader dell'Alleanza del Nord, rivale politico di Dostum, Dostum si infuria e i suoi uomini abbandonano subito la 595.

Dopo la partenza di Dostum, Nelson progetta di continuare a operare contro i Talebani con i suoi americani e i pochi combattenti afghani rimasti con loro. Dopo aver incontrato una grande forza di combattenti e veicoli blindati di Al-Qaeda e dei Talebani, l'ODA 595, riunita a Diller e al suo gruppo, utilizza il supporto aereo per eliminare molti dei combattenti e la maggior parte dei blindati, ma viene scoperta e attaccata. Spencer viene ferito gravemente da un attentatore suicida e la squadra sta per essere sopraffatta dalla forte pressione dei talebani e di Al-Qaeda quando Dostum ritorna con le sue forze. Eseguendo la prima carica di cavalleria dell'esercito americano del XXI secolo, le forze americane e dell'Alleanza del Nord disperdono i Talebani e Al-Qaeda e Dostum rintraccia e uccide Razzan. Dopo che Spencer viene medicato, Nelson e Dostum proseguono verso Mazar-i-Sharif ma scoprono che Atta Muhammad li ha preceduti. Contro le aspettative, Dostum lascia che le divergenze con Muhammad vengano risolte il giorno successivo. Impressionato dagli sforzi di Nelson e degli americani, Dostum regala a Nelson il suo prezioso frustino e gli dice che considererà sempre Nelson un fratello e un compagno di lotta, invitandolo al contempo a ricordare che l'Afghanistan è il cimitero degli imperi. Alla fine Spencer sopravvive e tutti i 12 soldati dell'ODA 595 tornano a casa dopo 23 giorni di combattimenti quasi continui in Afghanistan.

Il penultimo momento del film mostra una foto della Statua del Soldato a Cavallo al World Trade Center di New York, basata sui soldati dell'ODA 595 e sulla loro vittoria nelle prime fasi della risposta agli attacchi dell'11 settembre, dedicata a tutte le Forze Speciali degli Stati Uniti. Il film si conclude con una foto dei veri membri dell'ODA 595, in tenuta da combattimento, su cui si è basato 12 Strong.