第二次战役沉重打击了美军士兵的作战信心，再加上“联合国军”第八集团军司令沃克车祸丧生，整个军队都沉浸在悲观、懈怠等负面请绪中，这其中以南朝鲜军队表现最为明显。南朝鲜军队完全处于没有领导、没有纪律、没有斗志的状态。美国当局只好一边打着停战的幌子，一边为接下来的战斗展开积极筹备工作。
美国政府派陆军助理参谋长李奇微接替沃克的工作，担任第八集团军司令官。同时，麦克阿瑟还将“联合国军”的指挥权全部交给了他。这是一个极为有才干、难对付的强大对手。此后，李奇微将与志愿军展开多次较量。
美国政府联合英国等国家主张“停火谈判”，中国政府当然不会信以为真。当初中国国共内战的时候，美国也曾使过“谈判”的招数。美国的谈判目的只有一个：拖延时间，进而休整军队，撕毁和谈，大举进攻。对美国了解至深的中国政府决定趁以美军为首的“联合国军”军心涣散、士气不振的时候先下手为强，率领志愿军队伍向三八线以南推进。
1950年12月31日，在一阵短促而猛烈的火炮轰击后，中国人民志愿军与朝鲜人民军队向“联合国军”在三八线的防御阵地发起了进攻。当天异常寒冷，战士们有的踏着冻成冰的河面，有的干脆涉水向对岸进攻。敌人的防御阵地以炮火猛烈回击，但这根本无法阻止英勇向前的志愿军战士。
这是一场跨年的战斗，从1950年的最后一天开始，持续到1951年第一天。在新的一年到来之时，志愿军第三十九军已经突入南朝鲜军防御区内10公里，占领了多个地区。之后，成功深入到防御区的三十九军又从内部接应第五十军攻入敌人防御区。有“万岁军”之称的志愿军第三十八军，在炮兵的支援下也成功突破敌人防御阵地，并歼灭南朝鲜军队千余人。与此同时，在炮兵的掩护下成功深入敌人防御区的还有第四十军，四十军迅速展开攻势，于新年第一天顺利拿下多个重要地区。负责攻陷永平至马坪里地段防御区的是第四十二军与第六十六军。这里的敌防御区周围都是白雪皑皑的森林峻岭，易守难攻。突破任务由四十二军先行发起，经过一晚机战，四十二军的战士们占领两处军事要地，并将四处溃逃的敌人围歼。同时，第六十六军在与南朝鲜军队交战中成功攻下敌人两个阵地。第四十二军与六十六军的战略任务都进展得极为成功，两支军队按照原计划成功汇合后，共同协作，歼灭南朝鲜敌军3200余人，缴获火炮30门，顺利完成任务。
1951年元旦，志愿军的6个军在人民军3个军团的协助下，迅速地向敌纵深发起进攻，“联合国军”固守三八线的计划彻底被打破。
南朝鲜在三八线的第一道防线已经彻底被志愿军击垮。刚刚上任的李奇微面对此种困境忧心忡忡。李奇微一边对总是溃逃的南朝鲜士兵失望，一边又极为担心志愿军对自己的右翼军队进行围歼，使第八集团军陷入危险境地。为了确保主力不受威胁，李奇微只好于1月3日下达南撤命令，第八集团军开始浩浩荡荡地退出汉城。
狡猾的李奇微为了不让志愿军获得请报和资源，他下命令对汉城进行彻底破坏：粮仓、机场、医院，甚至是学校、民房都没能幸免于难，整座城市沦为一片废墟。
同日，志愿军司令员彭德怀与副司令员韩先楚得知“联合国军”开始撤出汉城的消息后，进行紧急商讨，最后决定：迅速向敌军展开追击，进攻汉城，扩大战果。
追击行动受到各方阻挠。志愿军第五十军第一四九师第四四六团在追击过程中受到美军的各种攻击，但志愿军战士英勇作战，不仅击退了一个营的阻击，还俘获了20多名俘虏。当天夜里，四四六团遭遇了英第二十九旅的一个坦克群的攻击。庞大的坦克群呼啸着四处扫荡，轰隆声不绝于耳，将夜的静谧彻底吞噬。
四四六团的战士面对“机械怪物”毫不退缩，他们运用自己的智慧、勇敢，用炸要包与一辆辆坦克进行较量。四四六团五连的副班长李光禄，一个人炸毁了3辆坦克：他冒着抢林弹雨，奋勇冲到坦克边上，把炸要包塞到坦克的履带上，只听“轰隆”一声，坦克停止了运作。李光禄也被炸晕过去，等醒来，他拿着炸要包继续冲向另一辆坦克······
战斗中，像李光禄一样的战士数不胜数，他们不怕流血，不怕牺牲，用自己的身躯与先进的武器战斗。经过这一天的英勇作战，四四六团不仅消灭了英国坦克群，缴获了31辆坦克，还歼灭了英军皇家奥斯特来复抢团第一营，取得了可喜的战果。
同样英勇的表现也在志愿军第三十九军一一六师三四七团上演。三四七团的任务是歼灭英第二十九旅的两个连。为了保证顺利完成歼灭任务，三四七团第七连负责在外围阻援。敌人的援军源源不断地向七连所负责的阵地袭来，妄图突破阵地增援英二十九旅。七连战士以全局为重，面对火力强大的敌人毫不畏惧，打退敌人数次攻击。在艰苦的战斗中，该连的干部全部阵亡，整个阵地只剩下7名战士。敌人还在向阵地不断发起进攻，7名战士没有畏惧，仍旧坚守在自己的阵地上。司号员郑起急中生智吹起冲锋号，7名战士瞬间展示出百万大军的冲锋气势。这股气势成功地将敌军吓退，7连战士胜利完成了阻援任务。
1月4日，志愿军第三十九军第一一六师、朝鲜人民军第一军团以及志愿军第五十军相继进入汉城。当志愿军进入汉城后发现，汉城已经遭受美军的狂轰滥炸，成为一片废墟。为了确保主力安全，志愿军司令部决定在汉城只留下一个师，帮助当地幸存老百姓恢复建设，其余部队继续追击南逃的敌人。
志愿军司令部考虑到“联合国军”可能据守汉江南岸，利用当地的机场与港口对汉城发起攻击，便命志愿军主力军队向汉江南岸发起进攻。通过多方努力作战，志愿军第五十军与朝鲜人民军第一军团主力，于1月5日渡过了汉江。而后，除第五十军继续追击敌人外，其余部队均留守待命。第五十军在追击过程中，相继收复了杨平、利川、梨浦里等城镇。志愿军一路顺利收复失地，几乎没有遇到太大阻碍，但也没有有效地消灭敌人。此时志愿军因为长期作战损失很大，战士们都疲惫不堪，后方补给也没有及时到位。彭德怀由此考虑到：敌人似乎在有计划地撤退，继续追击下去有可能会中敌人的有敌之计。为了确保战争优势不会丢失，彭德怀下令结束此次战役，全军进行休整，养经蓄锐，为下一战做准备。
他 再看“联合国军”方面：1月8日，“联合国军”已经全部撤退到北纬37度线附近地区，进入休整期，部署下次战役计划。
第三次战役中，志愿军与朝鲜人民军共同浴血奋战，歼敌1.9万人，成功突破了“联合国军”在三八线的防御，攻克汉城。此后，“联合国军”的内部矛盾逐渐显现出来。英国对美国的做法感到不满，作战请绪低M，而中朝两国人民则对抗击“联合国军”侵略的信心更加坚定。
