12月底，李奇微按麦克阿瑟12月8日命令确定的防线，部署了“一条从临津江到三八线的总战线”。
在这条横贯朝鲜半岛250公里、纵深60公里的总战线上设置了两道基本防线。第一道防线(A线)西起临津江口，东经汶山沿三八线到东海岸的襄阳。
第二道防线(B线)西起高阳，东经议政府、加平、自隐里至东海岸的冬德里。为了加大防御纵深，在第二道防线以南至北纬37°线，还准备了C、D、E三道机动防线，由南朝鲜抽调大批民工进行构筑。
C线从永登浦沿汉江南岸，经杨平、横城至江陵；D线从水原经利川、原州、平昌至三陟；E线沿37°线，从平泽经忠州至三陟。
为了防止被迫退回到釜山，李奇微还指定工兵出身的加里森·戴维森准将在靠近釜山地区设置一道防线，即原来的洛东江防线，以保卫釜山港地区。戴维森动用了成千上万的南朝鲜劳工，构筑了大部分堑壕体系、炮兵阵地，还设置了大量的铁丝网。
此时，“联合国军”在朝鲜的地面部队总兵力为36.5万人，其中作战兵力25万人，美第10军亦统归美第8集团军指挥。
除遭受严重打击的美第10军(包含美陆战第1师、美第7师和美第3师)位于大丘、釜山地区，美第2师主力位于37°线以北的堤川休整外，在第一线展开8个南朝鲜师，其余美英军主力均置于议政府至汉城以南的机动位置。
联合国军的部署特点是，置南朝鲜军于第一线，美英军于第二线，并大部分集结于汉城周围及汉江南北地区之交通要道上，在全线摆出了一个能守则守，不能守则随时准备按计划撤退的姿态。
面对此时战败的局面，美国调兵遣将，重新部署准备反击。为了争取时间，美国操控了十三个国家，拟定了一个以三八线为界停战谈判的提案，即十三国提案；又操控联合国通过了成立朝鲜停战三人委员会的决议，向世界人民大肆鼓吹先停战后谈判的论调。
美国政府这种虚伪的做法早被远在燕京的伟人洞穿，他和老总商量，为占据政治和军事上的主动，决定放弃原先制定的休整计划，立即组织部队发起攻势，突破三八线向南进军，彻底粉碎美国政府的阴谋。
老总认为：“敌人的目的是暂时摆脱与我军的近距离接触，抢占既设阵地，整顿队伍，以利再战。我们这次进攻，条件并不是很好，我军也十分疲劳，而且后勤补给存在很大困难。因此，我考虑，这次进攻一定要慎重，要适可而止。政治上要求我们突破三八线，我们就坚决突破三八线，突破了三八线就是胜利，不能打得太远了，追得太深了。否则，我们困难将会加重，对我们不利。总之，突破三八线之后，我们要采取稳进方针，看情况适可而止。”
为打破敌“先停火、后谈判”之阴谋，燕京指示，“目前美英各国正要求我军停止于三八线以北，以利其整军再战。因此，我军必须越过三八线。如到三八线以北即停止，将给政治上以很大的不利”。
据此，志愿军决定发起第三次战役，力求在汉城、原州、平昌线以北地区更多地歼灭敌军，特别是尽量多地歼灭南朝鲜军队，迫使美军撤兵。
在部署军事行动的同时，华国政府在外交上同美国展开了针锋相对的斗争，特派代表在联合国控诉了美国的侵略罪行，舟公发表声明谴责联合国非法成立“朝鲜停战三人委员会”等。
为赢得主动，志愿军编两个纵队。右纵队由第38、第39、第40、第50军为主编成，计划歼灭南朝鲜第6、第1师，而后向议政府方向发展进攻。左纵队，由第42、第66军为主编成，计划消灭南朝鲜第2师及第5师一部。
人民军第1军团负责配合右纵队歼敌并保障其翼侧安全，人民军第5军团主力、第2军团一部，向洪川方向进攻，配合左纵队作战。
人民军第2军团主力、第5军团一部，于战役发起前在洪川东南隐蔽集结，配合正面进攻。1950年12月31日17时，向敌人发起全面攻势。
战役打响后，右纵队第39军在炮兵2个团支援下，快速突破临津江。至次日拂晓前，该军第116师突入敌防御纵深约10公里。
第117师猛打猛冲，连续冲破敌军数次拦阻，于1月1日5时前突入敌防御纵深约15公里，切断了南朝鲜第1师与第6师的联系，并截歼妄图逃窜的南朝鲜第6师600余人。我第50军在第39军第115师有力策应下顺利渡江，占领了紫长里地区。
第40军第118师面对南朝鲜第6师主力，逐山逐堡展开争夺，至1月1日拂晓，迫敌南逃。
第119师在炮兵约1个团支援下，突破临津江，直插敌防御纵深约12公里，切断了南朝鲜第6师的退路。但由于对态势掌握不够清楚，阻隔部队撤回，导致包围圈出现了缺口。
我第38军第113师强突敌阵，歼灭敌1个连。担任迂回任务的第114师快速插进敌阵，在1日1