( )部队在修建铁路时，欧阳海虽然患腹泻病，但他再三要求参加。在全连动员会上，他把竞赛红旗抢在手里，宣称将用最出色的工作来保持它。果然，他带领的挑土小组，来回都是小跑。连续一个半月，他的小组令人信服地保持了第一。
1963年，欧阳海探亲时，跳进冰冷的水中救起了一位小姑娘。村民欧阳增玉家不幸失火，当时大家都在地里劳动，是欧阳海第一个赶到，先背出老人，又把燃烧的柴草扔出屋外。当回部队后首长问他手是怎么伤的，他说是不小心烫的。他在家休假15天，劳动了11天。社里干部要给他记180个工分，他说：“我吃国家的，穿公家的，为人民做点事是完全应该的！”
1963年11月18日清晨，欧阳海和七班战士随大队行进在京广铁路的两山峡谷间。此时，前面传来火车鸣叫声。炮连最后一匹黑骡驮着沉重的炮具冲上铁道，惊惶地横在那里怎么也不动了。风驰电掣的282次列车离黑骡只有40米远了，眼看一场骡死车翻的惨剧就要发生。欧阳海在这惊心动魄的刹那间，猛然冲上去。他用尽全身力气拼死把吓呆的牲口往轨道外推去。
火车安全地通过了，在冲滑了300多米后停了下来，而欧阳海身受重伤俯卧在轨道外侧沙石上，倒在血泊里，副班长曾阶锋和战士李甫生急忙把班长抱在怀中。司机张世海和王治卫下车后向英雄倒下之处奔来，激动地说：“快救这个伟大的战士，是他救出了几百旅客的生命啊！”虽然当地的衡山县各有关部门尽力组织抢救，但欧阳海因伤势太重光荣牺牲。
1964年，中国**广州军区委员会追授他“爱民模范”荣誉称号。
1964年1月22日，中华人民共和国国防部命名他生前所在班为“欧阳海班”。朱德、董必武、贺龙、徐向前、聂荣臻、叶剑英等党和国家领导人分别题词，高度赞扬他的英雄行为。著名作家金敬麦把欧阳海的生平事迹写成长篇纪实小说《欧阳海之歌》。