抗美援朝战争第二次战役，我军充分利用敌之傲慢心理，持续诱敌深入,使其形成我只有小股部队入朝作战的错觉，随之给予其出乎意料的攻击，一举粉碎其在圣诞节前占领全朝鲜的“最后的攻势”，迫使敌退守三八线。战役的胜利也进一步证明，我军有能力打败拥有现代化装备的强敌。为了扩大战果，让敌军无法争取时间、休整军队、发起反攻，我军计划继续发起攻势，打过三八线，进一步争得战略主动权。
识破阴谋，乘机发动新的攻势
当敌人遭我沉重打击后，从嚣张轻视变得畏首畏尾，美国舆论界更是把美军在抗美援朝战争第二次战役的惨败称之为继“珍珠港事件后美国最惨的军事败绩”。美国当局面对一系列批评，连续召开会议，认为这是“在完全新的情况下，和一个具有强大军事力量的、完全新的强国进行一次完全新的战争”。为挽回败局，美国除向我展开核讹诈外，还操纵联合国通过了成立所谓“朝鲜停战三人委员会”的决议，散布先停火后谈判的烟幕弹，妄图通过谈判拖延时间，诱使我军停战，为其巩固防线、提高产能、补充兵员、调整部署争取时间。
美参联会也要求麦克阿瑟“进行逐次防御作战”“尽可能在韩半岛的某一线确保防线”。据此，敌沿三八线在横贯朝鲜半岛250公里的正面和60余公里的纵深建立了两道基本防线。
第一道防线，西起临津江口，经汶山沿三八线到东海岸的襄阳；第二道防线，西起高阳，经议政府、加平、自隐里到东海岸的冬德里。第一线由南朝鲜军队防守，美英军则位于第二线，且大部分集结于汉城周围以及汉江南北地区的交通要道上。这个部署暴露了敌军的矛盾心态，既妄图凭借多道防线坚守三八线，也做好了抛弃南朝鲜军队随时撤退的准备。
为打破敌“先停火、后谈判”之阴谋，毛泽东同志指示，“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，我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。
在我部署军事行动的同时，我国政府在外交上同美国展开了针锋相对的斗争，特派代表伍修权在联合国控诉了美国的侵略罪行，周恩来发表声明谴责联合国非法成立“朝鲜停战三人委员会”等。
突破防线，乘势歼灭一线守敌
为赢得主动，我军决心编两个纵队。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，我军向敌发起全面攻势。
战役打响后，我右纵队第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。
我第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。我第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12时突入敌防御纵深达20公里，但在与第39军第117师围歼南朝鲜第6师时，却不料其大部已经从缺口处逃离。随即该军主力向位于抱川之敌发起攻击，迫使敌向南逃窜。
战至2日，右纵队推进到坡州里、仙岩里、七峰山及议政府东北一线。
左纵队我第42军在炮兵1个团支援下，强行突破敌阵地。第124师承担迂回任务，不顾敌机威胁、环境险阻，持续实施进攻，沿途击破敌多次阻击后，前出至敌纵深地域并切断南朝鲜第2师退路，而后继续向上南淙、下南淙等地区突击，于2日会同第66军主力将该地区之敌全部歼灭，包括南朝鲜第2师第31团1个营、第32团2个营，南朝鲜第5师第36团1个营，以及炮兵1个营。战至2日，推进至加平、春川一线。
在我军连续突击下，敌第一道防线土崩瓦解，右翼完全暴露。自1月2日起，敌开始全线后撤。
攻城拔寨，乘胜追歼溃败之敌
面对敌军仅留下一部兵力掩护、其余大部撤离的状况，志愿军决定乘胜扩大战果，由右纵队第38、第39、第40军从不同方向对议政府发起攻势，第50军依据态势发展向汉城进击，追歼溃败之敌。
1月3日，我军转入追击作战。追击途中，我第50军在击退美军1个营的抵抗后，在高阳以南截断英军第29旅退路，经3小时激战，全歼该旅1个营和1个坦克团直属中队，缴获、击毁坦克31辆。第39军于议政府西南与美军第24师1个团遭遇，歼敌一部，后续又歼灭英军第29旅2个连。第38、第40军于议政府东南击溃美军第24师1个团。左纵队第42军主力和第66军一部，向洪川方向追击。面对我军的强大军事压力，敌惊慌失措，于3日15时起从汉城南撤。我军抓住战机、乘胜追歼。
4日，我第39军与第50军各1个师及人民军第1军团一部夺控汉城。5日，第50军及人民军第1军团渡过汉江，发现敌军撤离后，便继续向南追击。左纵队第42、第66军先后占领洪川及其西南的阳德院里，后第42军还歼灭美军第2师一部。
战至1月8日，我军已将敌驱赶至北纬37°线附近。然而，我军未能在追击过程中大量歼灭敌有生力量，随即研判这极可能是敌有计划的主动后撤，一旦我深入敌纵深，敌可能重演“仁川登陆”故伎，在侧后方登陆，对我形成前后夹击之势。据此，我军果断停止追击，抗美援朝第三次战役遂告结束。
此次战役，是我军对固守之敌实施的大规模攻势行动，经过数昼夜的连续奋战，志愿军和人民军突破了三八线，向南推进了约80至110公里，歼敌1.9万余人，解放了汉城，粉碎了敌“假停火、真反扑”的企图，从军事上和政治上打破了敌人的阴谋。此次战役加深了敌人的悲观情绪，极大提升了我国在国际上的影响力，有力推动了全国人民抗美援朝、保家卫国运动的进一步发展。