1950年9月25日，楊連弟在北京參加全國戰(zhàn)斗英雄代表會議和全國工農(nóng)兵勞動模范代表會議，被選入大會主席團。參加完大會后，楊連弟就出征參加抗美援朝戰(zhàn)爭，任志愿軍鐵道兵一師一團一連副連長。

1951年5月，抗美援朝第五次戰(zhàn)役展開，鐵路、橋梁大部分被敵機炸毀，前方供應(yīng)中斷，楊連弟所在部隊參加龍津橋搶修。由于缺少備用枕木，楊連弟冒著敵機轟炸，順著一根由橋墩垂下的半截鋼軌爬上17米高的下行線橋墩，取下40多根枕木，解決了工程急需，贏得了搶修時間。

第五次戰(zhàn)役結(jié)束后，被趕至“三八”線附近的“聯(lián)合國軍”為挽回敗局，對志愿軍后方補給線實施狂轟濫炸，炸毀了鋼鐵運輸線上的重要橋梁之一清川江大橋。

運輸中斷，上級命令一連在80天內(nèi)修復(fù)。楊連弟奉命帶一個排搶修清川江大橋。這時，恰逢朝鮮40年不遇的特大洪水，他們先后搭浮橋12次，均被沖毀。最后，楊連弟創(chuàng)造了修橋歷史上前所未有的“鋼軌架浮橋”的方法，終于使中斷的清川江大橋勝利通車，比原計劃提前了兩個小時。楊連弟榮立一次大功、兩次小功。他領(lǐng)導(dǎo)的一排榮立集體功。

1952年3月，楊連弟所在部隊進駐百嶺川橋。該橋位于半徑500米的彎道上，東靠峭壁，西臨清川江，是滿浦線上的樞紐。十座橋墩中，有五座已被炸壞，鋼軌、枕木散落各處。5月15日上午，連里召開支委會，中間休息時，楊連弟因橋上有一個班正在起梁，就到橋上去看。他發(fā)現(xiàn)新修的第三孔鋼梁由于過車多、負重大，移動了5厘米，就和戰(zhàn)士們抬著壓機上橋，準(zhǔn)備移正鋼梁。就在這時，一顆定時炸彈突然爆炸，一塊彈片擊中他的頭部，他當(dāng)場犧牲，時年33歲。

楊連弟犧牲后，志愿軍總部為楊連弟追記特等功，授予一級英雄稱號，命名他生前所在連隊為“楊連弟連”。為了紀(jì)念楊連弟，鐵道部接受群眾建議，將隴海鐵路八號橋命名為“楊連弟橋”，并在橋頭建立紀(jì)念碑和烈士塑像。

1953年3月15日，楊連弟的靈柩從朝鮮清川江畔運回祖國，安葬在沈陽抗美援朝烈士陵園。6月25日，朝鮮政府追授楊連弟為“朝鮮民主主義人民共和國英雄”，授予金星獎?wù)潞鸵患墖靹渍隆?/p>

1957年5月15日，天津各界集會紀(jì)念楊連弟犧牲五周年，朱德題詞：“繼承革命傳統(tǒng)，建設(shè)偉大祖國”。彭德懷題詞：“楊連弟烈士熱愛勞動、熱愛祖國的英勇頑強、奮不顧身的國際主義精神，將永遠活在中國人民和朝鮮人民心中”。1975年10月27日，朝鮮民主主義人民共和國主席金日成簽署命令，授予楊連弟“朝鮮國旗勛章”。1985年10月17日，金日成再次簽署命令，授予楊連弟“朝鮮友誼勛章”。1995年，洛陽鐵路分局和陜縣人民政府重塑楊連弟紀(jì)念碑。楊連弟的家鄉(xiāng)天津市北辰區(qū)，建有楊連弟公園、楊連弟紀(jì)念碑和楊連弟烈士紀(jì)念館。