中國人民志願軍入朝參戰，出敵意料地出現在朝鮮戰場，並取得第一次戰役的勝利，嚴重地打亂了美軍的侵略步驟。但傲慢的麥克阿瑟仍然認為中國人入朝參戰只是象徵性的，並不是支可怕的力量。因此，他仍然繼續推行其“消滅一切在北朝鮮進行抵抗的部隊的計劃”，堅持佔領全朝鮮。
麥克阿瑟的如意算盤是：一方面以地面部隊對志願軍進行試探性的進攻，以查明志願軍實力和企圖。另一方面，以航空兵推毀與封鎖鴨綠江上所有的橋樑、渡口，阻止志願軍增兵。隨後以美軍第十軍西進，美軍第八軍由清川江北上，兩軍在江界以南之武坪裏銜接後，圍殲在朝鮮北部的志願軍和朝鮮人民軍，之後再向中朝邊境推進，搶佔全朝鮮，並於聖誕節前結束朝鮮戰爭。
面對如此狂妄的對手，彭德懷根據毛澤東賦予的戰役任務，於11月13日在大榆洞會議上制定了破敵方略：採取誘敵深入、集中優勢兵力各個殲滅敵人的作戰方針。部隊分東西兩線作戰，其中西線集中6個軍的主力，而東線則是剛調入朝的第九兵團宋時輪帶領的3個軍。
1950年11月6日，志願軍在美軍的試探性進攻面前，採取故意示弱之計，且戰且退，將美軍第八集團軍從新義州、朔州、碧潼誘入秦川東南、雲山以南、球場以北等地不打，又將南朝鮮的第七、第八師誘入德川、寧遠以北地區，使其兵力分散，後方空虛。
第三十八軍在志願軍副司令員韓先楚的指揮下，於11月25日晚開始向德川南朝鮮軍第七師分進合圍。26日完成對第七師的合圍後，志願軍第二師、第三師、第一一四師開始向南朝鮮軍第七師勇猛攻擊，戰至當天傍晚19時，將第七師大部殲滅，殲敵5000餘人。與此同時，志願軍第四十二軍於1月25日開始對寧遠地區的南朝鮮軍第八師發起進攻，26日拂曉，殲敵大部，南朝鮮第八師師部和第十六團殘部退至北倉。
為破壞志願軍的反擊計劃，美國空軍對志願軍指揮機構進行了狂轟濫炸。25日，大榆洞志願軍司令部再次遭到美國空軍的轟炸，指揮所被炸成廢墟，志願軍司令部秘書、毛澤東的長子才華出眾的毛岸英同志獻出了寶貴的生命。
11月27日，第三十八軍第一一二師、第一一四師又在德川通向價川的過程中粉碎了土耳其旅和美軍的阻擊。第四十二軍在三所裏、龍源裏一線同第三十八軍一起殲美軍第九軍一部。
志願軍第四十軍為配合左翼第三十八軍作戰，阻敵東援，從11月28日開始分別在新興洞、蘇民洞、價川殲美軍第二師部。與第三十八軍會合後，於12月2日進至安州。這期間志願軍第三十九軍、第六十六軍、第五十軍分別向當面之敵發起了進攻，各殲敵一部。志願軍逼近清川江，美軍和南朝鮮軍於11月29日開始從清川江以北邊打邊退。
志願軍在推進過程中，第三十八軍全軍上下憋足了一口氣決心打一個翻身仗。他們於11月30日同被圍之美軍第二師主力和第二十五師、南朝鮮第一師、土耳其旅各一部展開激烈戰鬥。戰至12月1日晚，被圍之敵大部被殲，殘部西逃安州。
第三十人軍此戰告捷的消息傳到志願軍司令部後，彭總非常高興，命令機關通令嘉獎第三十八軍，並寫上“三十八軍萬歲”幾個大字。從此，“三十八軍萬歲”這個口號在全軍上下傳開了。
為擺脱志願軍的合擊，西線美軍主力被迫於12月1日開始從安州向平壤撤退。12月2日，美軍主力逃向平壤，志願軍3個師跟蹤追擊，向南推進，並配合朝鮮人民軍於12月5日收復了被美軍侵佔了47天的首都平壤。
西線反擊殲敵兩萬多人。
在西線開始誘敵深入的同時，東線作戰的第九兵團在宋時輪的指揮下也計劃將敵誘入長津湖地區而殲之。11月24日，在志願軍的節節阻擊下，美軍第十軍5個師由成興北進，25日5個師分散進入長津湖一線。27日，志願軍第二十軍、第二十七軍向長津湖地區的美軍發起進攻，將美軍分割包圍於幾個孤立地區，圍而不殲。31日，第二十七軍第八十、第八十一師將美軍第七師5個營圍殲於後浦裏、泗水裏地區。
根據彭德懷司令員關於將東線戰場敵之陸路交通全部截斷，迫其從海道向三八線撤退的指示，宋時輪決定將預備隊第二十六軍投入戰鬥，圍殲下碣裏之美軍。
12月15日，第二十六軍將美軍陸戰第三師追至成興一線，並與第二十七軍一起在元山一帶殲美軍第三師第七團一部，兩個軍隨後繼續沿新興向成興追擊逃敵。
志願軍第二十七軍和第二十六軍第七十八師與人民軍起，從17日開始，分別從不同方向對從成興南撤到興南港的美軍第三師及第一師、第十師進行攻擊和襲擾。至24日晚，美軍全部從海上南逃，人民軍隨即收復了三八線以北的元山及東部沿海地區。
在東線反擊中，志願軍第九兵團殲敵1萬餘人。
到12月上旬，美軍第八集團軍在志願軍的沉重打擊下，開始從西線的清川江以北，一直撤退到三八線及其以南地區。至12月24日，志願軍收復元山、興南地區，東西兩線的侵略軍全部被驅逐出三八線以北地區。第二次戰役結束。
志願軍入朝後的第二次戰役是在武器裝備落後、天寒地凍禦寒物資不足、供應極端困難、付出巨大犧牲的條件下進行的。
此次戰役共殲敵36000餘人，志願軍傷亡3萬餘人。此一戰，便收復了“三八線”以北除襄陽外的全部失地，扭轉了朝鮮戰局，顯出了志願軍的神威，使麥克阿瑟的回家過聖誕節的叫囂成了痴人説夢。