１９５１ 年１ 月底， 以美國為首的“ 聯合國軍” 在朝鮮戰場上恢復了攻勢， ３ 月下旬， 在付出重大代價之後， 將戰線推進到“ 三八線” 附近地區。 這時， 美國同英、 法等侵朝參戰國之間及美國統治集團內部， 對“ 聯合國軍” 是否再次越過“ 三八線” 和用什麼方式結束朝鮮戰爭， 再次發生分歧。 後來美國經過與英、 法等國磋商， 決定在不擴大戰爭範圍的前提下， 穩步向朝鮮北部推進， 待佔領有利地區後， 即以“ 實力政策” 為基礎， 或與中朝進行外交談判， 或繼續其軍事行動，以保持美國在亞洲的地位。侵朝敵軍根據美國政府的這一政策， 於４ 月初再次越過“ 三八線” ， 並計劃以側後登陸配合正面進攻， 將戰線推進到北緯３９ 度線及其以北地區， 認為這樣政治上可取得談判的有利地位。 這時， “ 聯合國軍” 地面作戰部隊共３４ 萬餘人。橫城反擊戰勝利之後， 我軍為集結兵力準備新的反擊戰役， 持續進行了兩個多月的異常艱苦的防禦作戰。 這一行動是根據毛澤東３ 月１ 日在對朝鮮戰爭形勢的精闢分析的基礎上實行的。
毛澤東指出： 根據一、 二月份的作戰經驗， 我因有３ 個軍在咸興以北戰役中損傷較大， 從事休整， 致前線作戰的只有６ 個軍， 減員甚大， 未獲補充。 因之我無後備力量，在戰役勝利時不能擴張戰果， 在敵人增援時不能打敵援兵。 同時， 我軍南進， 後方線長， 供應很困難， 還應留守備。 故在敵人未被大量消滅及我尚無空軍掩護條件下， 我如過早追敵南退， 反不利我分割殲敵。 鑑於此種情況， 在我第二番部隊於４ 月上旬到達前線以前， 在敵之陸軍還較我佔優勢的情況下， 我應避免戰役性衝擊。 毛澤東提出： 如敵逼我應戰， 就讓敵進至“ 三八線” 南北地區， 在我第二番志願部隊９ 個軍到齊後再進行有力的新的戰役。４ 月初， 我志願軍第二翻部隊由國內及朝鮮北部咸興地區開始向前線集結， 爭取在新的反擊戰役中能有志願軍９ 至１１ 個軍和人民軍２ 至３ 個軍團參戰。 與此同時， 我後勤部隊亦增至１８ 萬人， 後勤保障工作雖作出很大努力， 但敵人空中突擊更加瘋狂， 因此， 供應情況尚未好轉， 只能保障最低限度的供應， 不能滿足作戰需要。４ 月初， 敵軍未在“ 三八線” 上停止， 繼續北犯。
４ 月６日， 中共志願軍委員會召開第五次擴大會議， 著重研究和決定舉行第五次戰役問題。 會上， 彭德懷傳達了中共中央和毛澤東關於“ 戰爭準備長期， 儘量爭取短期” 的戰爭指導方針，並且指出： 目前抗美援朝戰爭仍處於艱苦緊張階段。 為消滅“ 聯合國軍” 幾個師， 粉碎其側後登陸計劃， 奪回主動權， 會議決定趁敵人實施登陸之前， 進入“ 三八線” 南北地區立足未穩之機， 實施新的戰役反擊。 在戰役指導上， 彭德懷提出：根據敵人戰役佈勢上只有戰術縱深， 其主要兵力來自橫方向的特點， 採取戰役分割包圍與戰術分割包圍相結合的方針， 以第四十軍從金化至加平線劈開戰役缺口， 協同第三十九軍及人民軍第三、 第五軍團東、 西割裂， 不使敵東、 西增援。 集中第九、 第十九、 第三兵團分別從東、 西兩翼迂迴， 結合正面突擊， 將敵人幾個師分割包圍於德川、 永平、 議政府、 抱川地區， 各個殲滅之。 置第三十八、 四十二、 四十七軍及人民軍第二十一、 第六軍團於肅川、 元山、 平壤地區， 以對付敵側後登陸。４ 月中旬， 敵人發現我軍戰略預備隊集結後， 積極準備抗擊我軍的進攻。 志願軍便決定提早發起進攻。
４ 月２２ 日黃昏， 中朝軍隊各突擊集團按預定計劃向敵人發起全線反擊。 左翼突擊集團由宋時輪、 陶勇指揮的第九兵團３ 個軍及第三十九、 四十軍一舉突破“ 聯合國軍” 防線， 當面之敵在我軍猛烈突擊下， 逐步後撤。 我軍乘機多路猛進， 發展順利。 ２３ 日夜進佔上海峰、 白雲山地區， 殲滅美第二十四師和南朝鮮第六師各一部， 完成了第一步任務。 ２５ 日佔領清溪山、 中板裡地區。 “ 聯合國軍” 右翼受到威脅。 擔任戰役割裂任務的第四十軍以勇猛的反擊， 打退南朝鮮第六師的進攻，乘勝直搗敵師主陣地， 打亂了該敵部署， 殲敵一部， 繳獲坦克１２ 輛、 汽車５０ 餘輛。 爾後， 分兩路直插敵縱深。 第四十軍堅決地阻擊了敵人的西援， 於２５ 日勝利完成了戰役割裂任務， 在此期間， 共殲敵２２００ 餘人， 繳獲汽車２３０ 輛、 火炮６０餘門。 第三十九軍前出到華川以南， 將美陸一師隔於北漢江以東不得西援。擔任中央突擊的第三兵團， 由於近山、 杜義德指揮突破敵前沿陣地後， ２３ 日將土耳其旅擊潰， 突破了美第三師防線。在哨城裡、 永平地區與敵人形成對峙。右翼突擊集團由楊德志、 李志民指揮的第十九兵團和人民軍第一軍團， 在掃清了臨津江西岸之敵後， 第一梯隊師於２３ 日晨冒著敵人的炮火， 勇猛地衝過百米寬、 齊腰深的臨津江。
第六十三軍第一八八師迅速佔領了英第二十九旅第一線陣地後， 與敵人展開反覆爭奪， 戰鬥十分激烈。 擔任戰役迂迴任務的第六十四軍， 突破臨津江後， 由於炮兵被隔在臨津江以北， 未組織有效的炮火支援， 在江南岸進攻受阻。 此時第十九兵團二梯隊第六十五軍兩個師也渡過臨津江。 此間， 由第六十四軍第一九○師偵察支隊和第五六九團第三營組成的先遣支隊， 經過２０ 個小時的連續作戰， 突破敵人的七次阻攔，俘敵１００ 餘人， 於２４ 日下午突入敵縱深２５ 公里， 勝利地佔領了議政府西南的道峰山。 這個先遣隊在道峰山堅守三天四夜， 象一把尖刀插入敵人胸膛。 威脅著敵人的左翼。 ２５ 日１８時， 第十九兵團向當面之敵發起猛攻。 經過激烈戰鬥， 攻佔了南朝鮮第一師和英第二十九旅主陣地， 勇猛地向議政府方向突擊。 在追擊中殲滅了南朝鮮第一師一部和英第二十九旅格特斯特第一營及坦克團大部共４０００ 餘人。西線“ 聯合國軍” 在中朝人民軍隊的連續突擊下， 兩翼受到威脅， 且戰且退， 並在要點上頑強抵抗， 以優勢炮兵和航空兵火力遲滯志原軍和人民軍的行動。 中朝軍隊連續奮戰了三晝夜， 雖在加平方向上打開了戰役缺口， 對敵翼側造成了嚴重威脅， 但第六十四軍未按時完成戰役迂迴， 中央集團戰術割裂任務晚了一步， 戰役發展形成平推， 未殲滅成團師建制的敵軍部隊。
２６ 日， 彭德懷司令員就戰役發展和下一步作戰打算向中央軍委和毛澤東主席作了報告， 中央軍委同意志願軍的作戰方針和部署， 並指出： 從此次敵人且戰且退和在此以前沿海襲擾的情況看來， 敵人確有誘我軍南下然後在北部登陸的企圖。 但敵主力如停在“ 三八線” 及其以北地區， 而我只有１ 個兵團及人民軍向南進逼， 估計敵人在未得到大量補充或援兵能使用以前， 還會有一個猶豫時間， 而仍然與我進行拉鋸戰，企圖消耗我們。 此種情況如果出現， 對我並無不利。 只要我們避免主力消耗， 轉而消耗和分散敵人， 則推遲敵人登陸和向北進攻， 便於我們完成各種準備， 倒是合乎理想的。 不過目前自應以敵人會很快登陸作準備， 免得被動。依照上述精神， ２６ 日西線我軍繼續向敵縱深發展進攻，佔領了敵軍錦屏山至加平的第二線陣地。 ２８ 日右翼突擊集團逼近漢城， 第十九步兵團佔領漢城西北錦屏山、 白雲裡地區，人民軍第一軍團在梧琴裡殲南朝鮮第一師１ 個營的大部。
中央和左翼突擊集團佔領了漢江北岸地區要點退溪院裡、 金谷裡和磨石隅裡、 清平川。 人民軍金（雄） 集團以積極行動鉗制了東線之敵。 敵軍主力撤至漢城及北漢江、 昭陽江以南組織防禦。 美騎兵第一師西調漢城， 並在漢城周圍組成了棉密的火力控制地帶， 妄圖誘我攻城， 乘機給我以大量殺傷。 這時雖然在漢城以北殲敵戰機已失， 但是， 經過第一階段作戰，出現了敵軍由西南伸向東北的斜線防禦形勢， 而且由勿老裡以東至東海岸整個東部戰線由南朝鮮６ 個師防守， 態勢突出有利於我各個殲擊。 在這種情況下， 彭德懷根據２６ 日的作戰方針和中央軍委的指示精神， 為繼續殲滅敵人有生力量， “ 堅決貫徹多殲滅南朝鮮軍的精神” ， 以孤立分散美軍， 創造今後消滅美軍的有利戰機， ２８ 日即停止第一階段的作戰， 立即轉兵東線， 決心以南朝鮮軍為殲擊目標， 集中第九兵團（欠第二十六軍， 附第十二軍） 及人民軍金（雄） 集團（第二、 三、五軍團） 在勿老裡至雪嶽山地段上發動第二階段作戰。 遂於２９ 日決定停止進攻， 準備新的作戰。 為對付敵人可能的登陸，將第四十、 二十六軍北調沙院裡及平康以北地區。 至此， 第五次戰役第一階段作戰即告結束。第一階段作戰結束後， 第九、 第三兵團用稍事整頓補充後即在第三十九軍掩護下東移。５ 月６ 日， 彭德懷經與人民軍協商決定， 東線作戰集中第九兵團和人民軍金（雄） 集團， 取正面突破， 兩翼迂迴， 雙層包圍， 多路鉗制的戰法， 首先殲滅麟蹄東南縣裡地區之南朝鮮第五、 七、 三、 九師， 然後視情況繼續殲滅南朝鮮首都師和第十一師。
以第三兵團（欠第十二軍， 附三十九軍２ 個師） 向九城浦裡突擊， 割裂美軍與南朝鮮軍的聯絡， 阻止美第一軍不得西援； 西線第十九兵團及人民軍第一軍團以漢城為重點， 在高陽至加平段寬大正面上實施佯動， 鉗制西線美軍主力。５ 月１２ 日晚， 西線我軍開始對議政府、 漢城、 春川地區之敵實施佯動。 李奇微被佯動所迷惑， 驚呼“ 漢城面臨第二次危機” ， 並判斷我軍在中線即將發起攻勢。 遂調美第七師，南朝鮮第二師增強中部防線。 同時， 第三、 第九兵團於１５ 日相繼隱蔽進入作戰地區， 完成了戰役展開。５ 月１６ 日１８ 時， 我各突擊兵團在短促的炮火準備後， 向敵人發起猛烈的突擊， 敵軍防線土崩瓦解， 南朝鮮第五師、 第二師倉皇潰退， 我第九兵團之第二十軍、 二十七軍及人民軍第五軍團以摧枯拉朽之勢直插敵人縱深。第二十軍第六十師主力於１７ 日晨攻佔了後坪裡、 美山裡、 旺威谷等戰略要點， 殲敵５００ 餘人， 切斷了縣裡地區南朝鮮第三師、 第九師南逃退路。 人民軍第五軍團也於１７ 日佔領了縣裡東南之鎮東里、 芳台山各要點， 切斷了縣裡之敵東南退路， 與第二十軍對縣裡之敵構成了合圍。第二十七軍在突破南朝鮮第七師防禦後， 第七十九師和第八十師攻殲了於論裡之敵， 爾後向院巨裡方向進攻。 擔任迂迴任務的第八十一師不停息地互動攻擊前進。
師長孫端夫親率第二四二團第二營為先導， 迅速向敵人縱深猛插， 於１７日５ 時突入敵縱深２８ 公里， 切斷了縣裡之敵西南退路。 該師主力在第六十師的協同下， 在上南里地區將南逃的南朝鮮第五師、 第七師擊潰， 全殲南朝鮮軍５ 個營３０００ 餘人。擔任戰役迂迴任務的配屬第九兵團的第十二團， 突破南朝鮮第五師防禦後， 於三巨裡殲嚴其第五師一部， 繼續在自隱裡北側與美第二師以及法國營展開激戰。 經兩日艱苦的圍殲戰鬥， 全殲美第二師第二十三團兩個營及法國營大部。 向深遠縱深沙裡地區迂迴的我第三十一師主力被敵阻隔， 只有１ 個團從敵左翼繞道插入敵人縱深， 並於１８ 日拂曉攻佔長水院， 因而未能達成向東沙裡迂迴的目的。１８ 日晨， 縣裡地區南朝鮮軍第三師、 第九師動搖潰亂， 開始向南及東南方向突圍。 我第二十軍由西向東， 人民軍第五軍團由東向西， 對敵兩面夾擊， 將該敵大部殲滅， 繳獲敵人全部重灌備。
志願軍第二十軍與人民軍第五軍團在圍殲作戰中勝利會師後， 又分數路共同進山搜剿殘敵。 為繼續殲滅南逃之敵， 第十二軍、 第二十七軍和人民軍第五軍團一部於２０日前進到豐巖裡、 下珍富里、 東沙裡一線。 但因戰役退路未被我按時切斷， 致使潰逃之敵未能被堵擊包圍全殲， 從而使潰逃之敵和增援之敵又迅速形成了東西相接的完整防線。 於是， ２１ 日結束了第二階段的作戰。在這一階段作戰中， 我第三兵團第十五軍發起進攻後， 第四十五師攻佔沙五郎峙， 殲美第二師２００ 餘人。 第四十四師迅猛插入敵縱深， 經一夜激戰， 將美第三十八團大部殲滅， 斃傷敵１８００ 餘人， 俘敵２４０ 餘人， 有力地牽制了當面美軍。 第十五軍殲滅美第三十八團大部之後， 繼續向縱深發展， 因美第二師與美陸戰第一師繼續頑抗， 前進受阻。 第六十軍第一八○師以積極行動攻擊當面之敵， １９ 日夜佔領洪川以北法所裡， 牽制了美第七師不得東援。
西線我第十九兵團以４ 個師的兵力於１７ 日分別攻殲了高陽、 金谷裡、 清平川、 上泉裡等地之敵。 １８ 日， 第六十三軍南渡北漢江， 攻佔通芳山、 鳳尾山諸要點， 在抗擊敵人反撲中， 殲滅美軍１ 個營和南朝鮮軍３ 個連的大部， 有力地牽制了西線敵人。 ２０ 日， 西線敵軍反減輕我軍對其第九軍、 第十軍的壓力， 開始以美第一軍３ 個師又３ 個旅的兵力向我第十九兵團展開進攻。 第十九兵團隨即轉入了防禦。中朝部隊為改善補給， 爭取主力集結休整、 補充， 總結作戰經驗， 造成爾後有利戰機， 以便更多地殲滅敵人， 決定將各兵團主力北移“ 三八線” 南北地區。 正在中朝部隊主力開始轉移之時，“ 聯合國軍” 乘機以４ 個軍１３ 個師的兵力， 有計劃地全線實施猛烈反撲。
他們利用技術裝備的優勢， 以摩托化步兵、 炮兵、 坦克組成“ 特遣隊” ， 在航空兵掩護下， 多路猛烈地向中朝部隊縱深突擊。 ２５ 日， “ 聯合國軍” 主力全面展開沿漢城、 漣川、 春川、 華川、 洪川、 麟蹄公路穩步向北推進。中朝人民軍隊向後轉移， 本是勝利回師的主動行動， 但是， 由於對“ 聯合國軍” 有計劃地組織以機械化“ 特遣隊” 的形式向縱深穿插割裂， 迅速展開主力實施全線反撲估計不足，因而轉移的組織計劃不夠周密， 全線出現多處空隙， 使敵“ 特遣隊” 得以乘隙而入， 造成中朝人民軍隊在轉移初期十分被動的局面。中朝人民軍隊的爭取主動， 於２７ 日將北移途中的志願軍第六十三、 六十四、 十五、 二十六、 二十軍及人民軍第五、 二五軍團等８ 個軍陸續展開於“ 三八線” 南北地區組織防禦。 ２８至３０ 日， 第六十五軍對進攻漣川的美第一軍， 第二十軍對進佔華川地區之美第九軍， 實施強有力的反擊， 殲敵一部， 並收復華川。 ６ 月１ 日， 志願軍４ 個軍於新幕、 雞雄山、 黑雲吐嶺一線構成了縱深防線。 隨著反擊作戰的勝利和全線防禦佈勢的完成， “ 聯合國軍” 的反撲行動被制止。 ６ 月１０ 日， 中朝部隊主動撤出鐵原、 金化， 將戰線穩定在“ 三八線” 附近的汶山、 漣川、 鐵原、 金化、 楊口、 明波里一線。 交戰雙方均轉入防禦， 至此， 第五次戰役勝利結束。這次戰役， 中國人民志願軍和朝鮮人民軍共投入１５ 個軍（軍團） 的兵力， 奮戰５０ 天， 取得了殲敵８． ２ 萬餘人的重大勝利， 粉碎了敵人妄圖側後登陸配合正面進攻， 在朝鮮蜂腰部建立新防線的計劃， 奪回了戰場上的主動權。 這次戰役結束後， “ 聯合國軍” 不得不轉入戰略防禦， 並接受停戰談判。從此， 朝鮮戰場上出現了長達兩年的戰略相持階段。要使戰爭“ 儘量爭取短期” ， 就必須靠給敵人以有力的打擊來實現。 因為對於戰爭的發動者來說， 是不會輕易接受停戰談判的。 只有把他打得銳氣全消， 打得無招架之力， 才有可能使其坐到談判桌前。 第三次戰役， 貫徹了毛澤東“ 以打促談” 的軍事思想， 使停戰談判終於被“ 聯合國軍” 所接受。
