'Telemarkens helte' foregår i Telemarken, Norge i 1942. Nazisterne er i fuld gang med at producere tungt vand til de afgørende atombomber. Men en gruppe norske modstandsmænd, ledet af Kirk Douglas’ heltemodige fysikprofessor, Rolf Pedersen, gør alt for at sætte en stopper for de tyske planer. Filmen blev den sidste Anthony Mann instruerede færdig inden sin død og er optaget on location i Rjukan vest for Oslo med flere tidligere modstandskæmpere som statister.