经过紧张的准备，第27军完成了部署调整，决定11月30日晚向新兴里地区的美军发起总攻，其具体部署是：以第80师的第238团由东北向新兴里进攻；以第240团由东南、正南向新兴里进攻；以第239团由西南向新兴里进攻；以第81师第241团由正西及西南向新兴里进攻；以第242团担任阻击援敌截击逃敌的任务。为密切各步兵团的作战协同，第80、第81师指挥所合并，由第81师首长统一指挥新兴里地区的作战。
11月30日晚，新兴里进攻战斗开始。在火炮实施急袭15分钟后，第27军部队于23时发起攻击。至12月1日拂晓，4个步兵团先后突破美军前沿阵地，将敌压缩于新兴里村内狭小地域。
新兴里之美第31团级战斗队伤亡惨重，在外援无望，即将被歼的情况下，指挥官费斯上校命令毁掉所有的火炮、卡车和补给品，率领剩余人员于1日13时开始向南突围，当即遭到志愿军第241团的阻击。在40余架飞机掩护下，美军以l0余辆坦克为先导，突破志愿军阵地，夺路逃命。
志愿军第27军部队立即展开拦阻和追击作战。第242团3营依托1221高地及公路以东一线高地，对突围之敌猛烈射击，并炸毁公路上的桥梁，将美军部队拦截于1221高地前。第242团第2营和第80师各团也不顾美军飞机的严密封锁，依托公路东侧的有利地形，从美军队形的侧面、正面和后尾猛烈冲击，将美第31团级战斗队大部歼灭于新兴里、新垈里地区。
残敌一部越过冰封的长津湖向柳潭里逃窜，一部继续沿公路南逃，被志愿军第242团1营拦阻于后浦、泗水里地区。经过激烈战斗，志愿军毙俘敌400余人。
12月2日14时，新兴里战斗胜利结束。此战，志愿军第27军全歼美第31团级战斗队，共歼敌3191人，击毙美第31团指挥官麦克里安上校和继任指挥官赞斯上校，缴获汽车184辆、坦克11辆、火炮137门、枪2345支（挺）、击毁坦克7辆、汽车161辆，创造了志愿军在朝鲜战场上以劣势装备全歼现代化装备美军1个加强团的模范战例。
[①] 参见Foreign Relations of the United States,1950, Vol.7, Korea（《美国对外关系，1950年，第7卷，朝鲜》），1255页。
[②]参见Foreign Relations of the United States,1950, Vol.7, Korea（《美周对外关系，1950年．第7卷，朝鲜》），1260页。
[③]参见Billy C. Mossman: United States Army in the Korea War, Ebb and Flow, November 1950 - July 1951（比利·C．莫斯曼：《朝鲜战争中的美国陆军——潮涨潮落》，1950年11月至1951年7月），129页。
[④]彭德怀等志愿军首长致宋时轮等第9兵团首长电,1950年11月28日15时。
[⑤]根据美海军陆战队官方战史透露，在长津湖地区作战期间，仅美陆战第1师的兵力即达2.5万余人，其中包括：3个陆战团（每团辖3个营），1个陆战炮兵团（辖4个炮兵营），3个坦克营．1个作战勤务大队（辖包括工兵、通信、医疗、信号等8个营），1个陆战观察特遣队、1个英国皇家陆战突击队，以及部分特遣队，并得到第1陆战航空兵联队（辖2个大队）的直接战术支援。在作战中．该师以各陆战团为基础，加强各种分队，组成陆战团级战斗队（相当于加强团），作为独立战术单位。加上美第31团，长津湖地区美军的实际兵力，近3万人，远远超过志愿军的估汁。参见 Lynn. Montross and Nicholas. Canzona,U.S Marine Operation in Korea, Vol.3,The Chosin Reservoir Campaign(赖恩·蒙特罗斯、尼古拉斯·坎佐纳：《美国海军陆战队在朝鲜作战史，第3卷．长津水库战役》）．365～379页。
[⑥] 宋时轮、覃健致彭德怀等志愿军首长电，1950年11月29日14时。
新兴里战场一角。
在新兴里战斗中，机枪手发扬火力，痛歼敌人。
