לוחמי החלל הוא ספר המתרחש בתקופה בלתי-מוגדרת, אם גם לא בלתי-ניתנת-לזיהוי, בעתיד. הוא עוקב אחר קורותיו של חואן ריקו, דמות המספר, למן ימי גיוסו, עבור באימוניו במסגרת החיר"ן, וכלה בנטילתו חלק במלחמה הבין-כוכבית בין הפדרציה הטראנית לבין הארכנואידים (המכונים "הג'וקים") מקלנדת'ו. הוא מסופר דרך סדרת פלשבקים - אחד הבודדים מבין ספריו של היינליין העושים שימוש באמצעי סיפור זה - ומכיל חלקים נרחבים הנסובים סביב דיונים בין הדמויות והתבוננות עצמית, כמו גם אקספוזיציה, וכל זאת על מנת לפרט את התאוריה הפוליטית והאמונות הפילוסופיות העומדות ביסוד החברה בה חי חואן ריקו.
הספר נפתח כאשר ריקו שוהה על סיפון קורבטת החלל "רוג'ר יאנג", מעבורת פלוגתית בעבור פלוגת "הרשעים של ראשצ'ק", העומדת לפצוח בפשיטה על כוכב לכת בו מתגוררים ה"כחושונים", גזע בעלי-ברית של הארכנואידים. אנו למדים כי הוא נמנה עם לוחמי קפסולה (המכונים כך משום שהם מושלכים בקפסולות אל תוך האטמוספירה) במסגרת חיל הרגלים הנייד (החיר"ן) של הפדרציה הטראנית, יחידה צבאית המהווה מעין הכלאה בין טייסת-אוויר ובין יחידת מארינס. הפשיטה עצמה, אחד מן המקרים הבודדים בהם מתרחשת בספר סצנת קרב של ממש, קצרה למדי: לוחמי החלל נוחתים על הכוכב, משמידים את מטרותיהם ונסוגים בסופגם שלושה נפגעים (כולל פגיעה אחת קטלנית) במרוצת הקרב.
או-אז מוסט הסיפור אחורנית בזמן בחזרה אל ימי סיום לימודיו של ריקו בבית הספר התיכון והכרעתו להתנדב לשירות הפדרלי במקום ללמוד באוניברסיטת הרווארד, למרות התנגדותו של אביו האמיד. זהו פרקו היחיד של הספר העוסק בחייו האזרחיים של ריקו, ורובו מוקדש לתיעוד קטעי חד-שיח של שני אנשים: סגן-אלוף בדימוס ז'אן ו. דובויס, מורו של ריקו בבית הספר בתחום "היסטוריה ופילוסופיה מוסרית" ובעברו לוחם חיר"ן בעצמו, וסמל הו, המכהן כמגייס בעבור כוחות הצבא של הפדרציה הטראנית.
קוראים רבים התרשמו כי דובויס אינו משמש אלא כבן דמותו של היינליין לאורכו של הספר. הוא מעביר את הנאום המפורסם ביותר ככל הנראה בספר, על כיצד האלימות "יישבה יותר סכסוכים בהיסטוריה מאשר כל גורם אחר". סמל הו מציע נקודת מבט שונה על השירות הצבאי מזו של דובויס. הוא בעל פרוטזות במספר גפיים, אך מקפיד שלא להרכיבן בעת עבודתו בעמדת הקבלה של הבניין הפדרלי. דבר זה נעשה במכוון על מנת להזכיר למועמדים את סכנותיו הממשיות של השירות הצבאי, ולהרתיע את אלו שאינם מוכנים ליטול על עצמם סיכונים שכאלה.
הספר מתובל בפלשבקים אחרים לימי התיכון של ריקו ולשיעורי ההיסטוריה והפילוסופיה המוסרית, המתארים כיצד, בפדרציה הטראנית, הזכות להיות אזרח מלא (בעל זכות בחירה הרשאי להחזיק במשרה ציבורית) חייבת לנבוע משירות פדרלי התנדבותי. ברם, לא ניתן לממש את זכות הבחירה עד לשחרור המלא והמכובד מהצבא, מה שאומר שהמשרתים עצמם אינם יכולים להצביע בעת שירותם. תושבי הפדרציה הבוחרים שלא להצטרף לשירות הפדרלי שומרים על שאר זכויות האזרח המקושרות לרוב לדמוקרטיה בת-זמננו (למשל, חופש הביטוי, ההתאגדות וכו'), אך, כאמור, אינם רשאים להצביע ולהחזיק במשרה ציבורית. מבנה חברתי זה קם בשל מצב עניינים מסוים שהתפתח עקב קריסת הדמוקרטיות המערביות של המאה העשרים בשל כישלונות חברתיים מבפנים ותבוסות צבאיות להגמוניה הסינית מעבר לים (הספר, כזכור, נכתב בשנות החמישים המאוחרות).
בתום תהליך החיול, מסופח ריקו למחנה הטירונים בבסיס ארתור קרי. חמישה פרקים מהספר מוקדשים למעקב אחר אימוניו של ריקו, תחת שרביטו של מדריך האימונים הראשי, רב-סמל צ'ארלס זים. מחנה האימונים נועד לעורר קשיים יוצאים מן הכלל כך שרק פחות מעשירית מהמגיעים אליו זוכים לסיים את שלב האימונים הבסיסיים; האחרים בוחרים לחתום על כתב ויתור (בלא כל עונש זולת אובדן זכות ההצבעה לעד), מודחים (כנ"ל), זוכים לפטור רפואי (דבר שביכולתם לסרב לו) או מועברים לתפקידי אי-לחימה (המאפשרים להם להצביע עם שחרורם); או שהם מתים באימונים. אחד הפרקים עוסק בטד הנדריק, חברו של ריקו לגיוס וקוּטר סדרתי הנענש במלקות ומודח בשל הכאת מפקד הבכיר ממנו. (הלקאה ותלייה היו לאמצעים העיקריים לענישה צבאית, כמו גם אזרחית, בחברה המתוארת בספר, בהחליפם את שיטת הענישה בת-זמננו במה שנראה כחזרה למדיניות שאפיינה את המאות השבע-עשרה עד התשע-עשרה.) מגויס אחר, עריק המבצע בימי היעדרותו פשעים חמורים בעודו רשום כאיש צבא, נתלה על ידי הגדוד לאחר מעצרו. ריקו עצמו מולקה בשל טיפולו הרשלני בסימולציה של נשק גרעיני בעת תרגיל; על אף התנסויות אלה, הוא מצליח לסיים את האימונים יחד עם כיתתו ומועבר לשירות פעיל ביחידת חיר"ן.
בנקודה מסוימת במהלך אימוניו של ריקו, מלחמת הג'וקים עולה מדרגה מפעולות שיטור וסכסוכי גבול מצומצמים למלחמה טוטאלית, ובתום הכשרתו מוצא עצמו ריקו נוטל חלק במבצעים קרביים מורכבים. המלחמה נפתחת "רשמית" כאשר מתקפת ארכנואידים מחריבה את העיר בואנוס איירס, בה נספית אמו של ריקו. הגם שריקו מבהיר שעוד בטרם לכך אירעו "תקריות", "פטרולים" או "פעולות שיטור" רבות. ריקו מתאר קצרות את תבוסתה הקטסטרופלית של הפדרציה הטראנית בקרב על קלנדת'ו; יחידתו שלו הושמדה כמעט כליל ומעבורת החלל שלה אבדה. הפדרציה הטראנית סובלת מאבדות קשות כל כך עד שהיא נאלצת להתמקד בפשיטות פגע-וברח הדומות לזו המתוארת בפתח הספר (שמבחינה כרונולוגית יש למקמה בין הפרקים 10 ו-11), על מנת למשוך זמן שיאפשר לה להשתקם. בינתיים ריקו מוצא את עצמו מוצב בפלוגת "הרשעים של ראשצ'ק", המכונה על שמו של סגן ראשצ'ק (ששמו הפרטי אינו מוסגר לקוראים בספר). חלק זה של הספר מתמקד בשגרת חייהם של החיילים על סיפון ספינת החלל, כמו גם במערכות היחסים בין הקצינים והמש"קים, בדמותם של סגן ראשצ'ק ורב-סמל ג'לאל (המכונה 'ג'לי').
בסופו של דבר, ריקו גומר אומר בנפשו לשרת בצבא בתור קריירה ומצטרף לבית הספר לקצינים, מקום הדומה כמעט לגמרי למחנה הטירונים, אלא שהוא קשה "בריבוע ובשלישית, ובתוספת ספרי לימוד." ריקו ממונה לסגן משנה זוטר באופן זמני בתור מבחן-שטח סופי, ותחת השגחה מפקד על יחידה משלו בעת מבצע מלכוּת; לבסוף הוא ממונה לסגן משנה. בתום מבחן השטח שלו, מתגלה לנו כי הסמל הפלוגתי של ריקו בעת המבחן היה לא אחר מזים, סמל ההדרכה שלו ממחנה קרי.
הפרק האחרון מהווה סוג של קודה, מחקה את סצנות הפתיחה של הספר ומביאו לסוג של תחושת שיבה-הביתה וסגירת-מעגל. בהכנות לקראת ההשמטה הבאה (בקפסולה), שוהה ריקו על סיפון הקורבטה "רוג'ר יאנג" בתור סגן המפקד על פלוגת "הרשעים של ריקו", המתכונן לפשוט על קלנדת'ו כחלק ממתקפה גדולה, יחד עם אביו (שהצטרף לחיר"ן מוקדם יותר במהלך הספר, לאחר שאשתו נספתה) בתור סמלו הבכיר וסגן משנה משל עצמו באימונים תחתיו.
נושאים מרכזיים.
פוליטיקה.
"לוחמי החלל" מהווה מסה פוליטית במקביל להיותו ספר. חלקים נרחבים מהספר מתרחשים בכיתות-לימוד, ובהם עוסקים ריקו ודמויות אחרות בדיונים עם מפקדיהם והמורה להיסטוריה ולפילוסופיה של המוסר, שלעיתים דומה שהם מדברים בקולו של היינליין עצמו. עיסוקו הכללי של הספר הוא באחריות חברתית ובדרישותיה להקרבה עצמית מצד הפרט. פדרציית טראן של היינליין היא דמוקרטיה מוגבלת עם מאפיינים של מריטוקרטיה המבוססת על הנכונות להקרבה למען טובת הכלל. זכות הבחירה ניתנת אך ורק לאלו הנכונים לשרת את החברה בשתי שנות התנדבות בשירות הפדרלי (בהיעדר גיוס חובה) - "זכות-הבחירה מוגבלת כיום ליוצאי-צבא", (פרק 10), במקום כל אחד "... שגילו 18 שנים וטמפרטורת גופו קרובה ל-37 מעלות צלזיוס.". ישנה בסיפור הנגדה מכוונת לדמוקרטיות האופייניות למאה העשרים, שעל-פי הספר הן פגומות (וקורסות) משום ש"אנשים הולכו שולל אחרי האמונה שהם יכולים פשוט להצביע בעבור מי שהתחשק להם... ולזכות בכך, בלא עמל, יזע ודמעות." אמנם, סגן-אלוף דובויס מותח ביקורת על הכרזת העצמאות האמריקאית ומגדירה כבלתי-ריאליסטית בהבטיחה "חיים, חירות וחתירה אחרי האושר."
לוחמי החלל נחשב על ידי רבים לאמצעי להמחשת עמדותיו האנטי-קומוניסטיות של היינליין, המשתקפות היטב באמונתו של ריקו כי "מוסר נכון נובע מידיעת האדם מהו - ולא מה שעושי-טוב ודודות נלי קשישיות ובעלות כוונות טובות רוצות שהוא יהיה." דמויות תוקפות את קרל מרקס ("נוכל יהיר"), תורת ערך העבודה ("כל עבודת אדם לא תוכל להפוך עוגת-בוץ לטורט-תפוחים...") ואת 'הרפובליקה' של אפלטון ("קומוניזם דמוי-נמלים" ו"מוזר בקיצוניותו"). רבים סבורים שחרדותיו של היינליין מפני הקומוניזם מתגלמים בדמותם של הארכנואידים, "הדיקטטורה האולטימטיבית של הכוורת." הארכנואידים חיים בחברה של "קומוניזם טוטאלי" שהם הותאמו אליה על ידי האבולוציה. הם מטילים ביצים באלפיהן ושולחים לוחמים לקרב בלא (כפי הנראה) כל חשש מפני נפגעים, בשני המקרים זהו שוני בולט ביחס לטראנים האינדיבידואליסטים.
היסטוריה צבאית, מסורות ומדעי הצבא.
במרוצת מבצע מלכוּת, החיר"ן כובש את פני השטח של כוכב P ומשימתו היא להוציא בירי את הארכנואידים אל מחוץ לבונקרים התת-קרקעיים בהם הם מחופרים היטב, מחילות המזכירות במעט את ביצורי איי האוקיינוס השקט על ידי היפנים בעת מלחמת העולם השנייה. בעקבות האבדות כתוצאה מהקרב הכושל בקלנדת'ו, הן בתכנונו והן בהוצאתו אל הפועל, נוקטת הפדרציה הטראנית באסטרטגיית פשיטות פגע-וברח על בסיסים מבודדים של הארכנואידים או בעלי-בריתם המכונים "כחושונים", אסטרטגיה המזכירה במעט את זו של ארצות-הברית למן המתקפה על מפרץ הפנינים ועד לקרב על מידוויי.