1950年12月31日至1951年1月8日，志愿軍和朝鮮人民軍聯(lián)合發(fā)起了第三次戰(zhàn)役。此役，中朝軍隊(duì)越過三八線占領(lǐng)漢城，并前進(jìn)至三七線，在世界上造成了巨大的政治影響。

第三次戰(zhàn)役開始前，朝鮮人民軍經(jīng)整頓已有3個(gè)軍團(tuán)可以投入戰(zhàn)斗，這時(shí)中朝軍隊(duì)也終于實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一指揮。12月4日兩軍成立了中朝聯(lián)合司令部彭德懷任司令員兼政委，鄧華、洪學(xué)智任副司令員；朝鮮人民軍方面委派金雄任副司令員，樸一禹任副政委。

自“聯(lián)合國軍”在三八線以北全線敗退后，美國總統(tǒng)杜魯門就公開表示要考慮使用原子彈。當(dāng)時(shí)美國最高當(dāng)局對(duì)志愿軍的力量作出了過高的估計(jì)，一度考慮在中國軍隊(duì)攻擊下有可能撤出朝鮮。然而新接任美第8集團(tuán)軍司令的李奇微卻不同意撤退，其主張?jiān)跅l件許可之時(shí)即可恢復(fù)攻勢(shì)。美軍在吸取了被志愿軍迂回穿插的教訓(xùn)之后，迅速在三八線以南縱深地區(qū)建立了五道防線（分別稱為A.B.C.D.E線）。南朝鮮軍的8個(gè)師被擺在第一線，美英軍放在第二線，擺出了一副可打可撤的姿態(tài)。

第三戰(zhàn)役開始前志愿軍首長的決心是：出動(dòng)9個(gè)軍（內(nèi)含人民軍3個(gè)軍團(tuán)）對(duì)敵進(jìn)行分割包圍，爭取在三八線附近殲滅敵軍主力。12月27日前，志愿軍6個(gè)軍（第38、第39、第40、第42、第50、第66軍）和人民軍3個(gè)軍團(tuán)（第1、第2、第5軍團(tuán)）共30余萬人（其中志愿軍23萬人）隱蔽進(jìn)入三八線以北的預(yù)定地域。

此時(shí)因距國內(nèi)的運(yùn)輸線由100余公里突然拉長至500公里，志愿軍后勤供應(yīng)更為困難。部隊(duì)僅勉強(qiáng)補(bǔ)充了彈藥，國內(nèi)運(yùn)來的糧食只能滿足最低需求的四分之一，靠朝鮮政府發(fā)動(dòng)北朝鮮地方群眾給志愿軍借糧，才籌到3萬噸糧食，解決了一時(shí)的急需。戰(zhàn)役發(fā)起前，朝鮮人民軍第2、第5軍團(tuán)就在東線越過三八線，向敵側(cè)后滲透。12月31日晚17時(shí)，志愿軍在西線向敵三八線防線發(fā)起全線進(jìn)攻。

攻擊開始前，各部隊(duì)發(fā)揮了出色的偽裝技能。各部采取拂曉進(jìn)入出發(fā)地，然后以樹枝、白雪嚴(yán)密偽裝，在白天終于瞞過敵飛機(jī)和前沿哨兵的偵察，入夜突然發(fā)起攻擊。攻擊開始時(shí)，志愿軍集中了100余門火炮，在主要方向進(jìn)行了短促的火力準(zhǔn)備。這是抗美援朝戰(zhàn)爭中第一次大規(guī)模使用炮兵，為打開突破口起到了重要作用。

經(jīng)志愿軍和人民軍兩天一夜的穿插追擊，至1951年1月2日，漢城以東的南朝鮮軍潰逃，使?jié)h城地區(qū)的10余萬“聯(lián)合國軍”處于被中朝部隊(duì)從右翼實(shí)施深遠(yuǎn)包圍，在漢江以北背水作戰(zhàn)的危險(xiǎn)境地，美第8集團(tuán)軍司令李奇微就此下令放棄漢城。

發(fā)現(xiàn)敵人全線撤退后，志愿軍立即開始全線追擊。由于敵軍全系摩托化部隊(duì)，徒步無法追上，只消滅了敵人的少數(shù)掩護(hù)部隊(duì)。4日夜，志愿軍第50軍和第39軍的1個(gè)師連同朝鮮人民軍第1軍團(tuán)進(jìn)占漢城。8日，人民軍第一軍團(tuán)占領(lǐng)仁川。同日，中朝部隊(duì)已全線進(jìn)抵三七線。志愿軍司令員兼政治委員彭德懷毅然下令停止追擊，第三次戰(zhàn)役至此結(jié)束。戰(zhàn)役中共殲敵1．9萬人，其中絕大部分是南朝鮮軍。中朝軍隊(duì)傷亡僅0．85萬人。