9月30日，針對美國近一步擴大侵略戰爭的企圖，中國政府又發出嚴重警告：&ldo;中國人民決不能容忍外國的侵咯，也不能聽任帝國主義者對自己的鄰人肆行侵略而置之不理。&rdo;10月上旬，中國政府根據朝鮮民主主義人民共和國的請求和朝鮮局勢的發展，作出了抗美援朝的戰略決策。10月8日，毛澤東命令將東北邊防軍改組為中國人民志願軍，任命彭德懷為司令員兼政治委員。10月19日晚，中國人民志願軍跨過鴨綠江，開赴朝鮮，揭開了中國人民抗美援朝的序幕。
中國人民志願軍首批入朝部隊共6個軍、3個炮兵師、32萬人。面對的敵人是以美軍為首的&ldo;聯合國軍&rdo;共42萬人，其中越過&ldo;三八線&rdo;北進的部隊為1個集團軍部4個軍10個師另2個旅，共約20萬人。入朝以後，志願軍抓住敵以為中國不會出兵朝鮮從而繼續分兵冒進的有利時機，改變原定先組織防禦，待站穩腳跟再進行反攻的計劃，採取在運動中各個殲滅敵人的作戰方針，毅然發起第一次戰役，將冒進之敵擊退至清川江以南地區，殲敵1．5萬，粉碎了美軍於感恩節前結束韓戰的企圖。
第一次戰役後，志願軍迅速撤回至清川江以南嚴密隱蔽起來。此時，美軍雖已發現志願軍參戰，但仍錯誤判斷參戰兵力不大，於是重新調整部署，集中5個軍21萬人的兵力，沿東西兩線，於11月24日發起了所謂&ldo;聖誕節結束韓戰&rdo;的總攻勢。志願軍採取&ldo;誘敵深入，尋機各個殲敵&rdo;的方針，於11月7日開始實施第二次戰役，給敵以出奇不意的打擊，至12月24日取得戰役勝利。此役，中朝人民軍隊並殲敵3．6萬餘人，收復了平壤及&ldo;三八線&rdo;以北廣大地區，迫使美軍和南韓軍轉入防禦，從而扭轉了朝鮮戰局。
第二次戰役後，自1950年除夕至1951年6月10日，志願軍又相繼進行了第三、第四和第五次戰役，最終將戰線穩定在&ldo;三八線&rdo;附近。這5次戰役，中朝人民軍隊共殲敵23萬餘人，其中美軍8．8萬餘人，粉碎了敵人滅亡朝鮮民主主義人民共和國，消滅朝鮮人民軍的企圖。
經過五次戰役的較量後，美軍和南韓軍已看不到勝利的希望，並且兵力不足的問題已十分突出。對中朝人民軍隊來說，雖然取得了重大的勝利，但雙方力量對比尚未發生對中朝人民軍隊方面絕對有利的轉變。這主要是因為，儘管中朝人民軍隊在兵力上占有優勢，但在技術裝備上仍處於絕對劣勢，制空權和制海權完全掌握在敵軍手中。因此，雙方從1951年6月開始轉入陣地防禦作戰，韓戰出現相持局面。
在這種情況下，美國和李承晚集團開始同中朝方面進行停戰談判。1951年7月10日，停戰談判在開城舉行。然而，美國和李承晚集團並不想公平合理地和平解決朝鮮問題。在談判之初，他們即以其海、空優勢要在陸地分界線上得到&ldo;補償&rdo;為由，拒絕中朝人民軍隊代表提出的以&ldo;三八線&rdo;為軍事分界線的合理建議，而提出將軍事分界線劃在中朝人民軍隊後方，企圖不戰而攫取1．2萬平方公里土地。在這一無理要求遭到拒絕後，他們又企圖以武力迫使中朝人民軍隊屈服。1951年8月中旬至10月下旬，&ldo;聯合國軍&rdo;發起夏季攻勢和秋季攻勢，並於發動夏季攻勢的同時，出動空軍發動了以摧毀朝鮮北部鐵路、公路，切斷中朝人民軍隊運輸補給線為目的的&ldo;絞殺戰&rdo;以及&ldo;細菌戰&rdo;。對此，中朝人民軍隊組織了夏秋季防禦作戰，加強了後方對空防禦，建立了摧不垮打不爛的交通運輸線，並出動空軍在清川江南北上空打擊敵機，取得了反擊作戰的勝利。