1950年11月28日清晨，志願軍第38軍113師用了14個小時，在漆黑的夜裡、在崎嶇的山路急行軍146裡，趕到三所裡，堵住了美軍第9軍南逃的路線。果然，美軍發現自己的退路被切斷後，變得異常的狂躁，整個28號白天，美軍像瘋了一樣的向三所裡發起進攻，但到了傍晚，美軍突然撤了。113師覺得事有蹊蹺，派人一偵察才發現，原來自己的軍用地圖不準確，險些誤了大事。
28日清晨7時許，113師先頭部隊趕到了三所裡，戰士們顧不得一夜急行軍的疲憊，立即搶修防禦工事。工事修好後不到五分鐘，美軍的先頭部隊就趕到了，如果113師晚一點趕到，整個西線戰局可能都會發生變化。
三所裡是大同江邊的一個小山村，這裡一面是峭壁一面臨著水，只有一條公路連通南北。這條公路也被認為是美軍機械化部隊南逃的唯一通道。因此當38軍攻佔德川后，立即派出113師直插三所裡，切斷美軍南逃和北援的部隊。
撤退的美軍看著倒伏在路邊的戰友
113師克服了常人難以想象的困難，用14小時急行軍146裡，搶在美軍之前攻佔了三所裡，關上美軍逃跑的大門。美軍騎兵一師第5團於28日白天，在十餘架飛機、近百輛坦克的掩護下向三所裡發起猛攻，戰鬥從清晨一直打到下午16時，113師338團共打退美軍十餘次進攻，三所裡就如同一把鐵鎖一樣將美軍牢牢地鎖住。
到了18時許，志願軍發現，美軍突然後撤了，難道美軍不想逃跑了？還是另有其他的道路？副師長劉海清派人前出偵察，這一偵察發現了大問題。
龍源裡早已修起了可供機械化部隊通行的公路
在三所裡以西45公里的龍源裡，地圖上顯示只有鄉間小道，這樣的小道美軍機械化部隊是根本無法通行的。然而當113師偵察小隊到達龍源裡時才發現，這裡的公路比三所裡還要寬。它向北可通價川和軍隅裡，向南可到順川和平壤。向東有公路通住三所裡，在三所裡南逃受阻的美軍正沿這條公路向龍源裡逃跑。
志願軍在參戰初期遇到一個非常大的困難就是地圖不準。由於當時的中國沒有自己測繪技術，使用的軍用地圖還是繳獲的日本人的地圖。二戰結束後，這些地圖多年沒有更新，有些標註還是幾年前的。比如龍源裡的小路就沒有更新。如果不是志願軍指戰員透過豐富的戰鬥經驗判斷美軍行動異常，很可能這次的關門打狗行動就前功盡棄了。
前指接到這個情報後，立即命令113師337團急行軍趕到龍源裡。337團頭天晚上急行軍146裡搶佔了三所裡，白天激戰了一天，夜裡還不能休息，又要急行軍90裡搶佔龍源裡，就是鐵人也吃不消啊。但337團沒有任何怨言，立即就出發了。
29日凌晨4時，經過一夜急行軍的337團3連率先到達了龍源裡，還沒來得及搶佔高地，就聽到遠處傳來了汽車馬達聲。連長張友喜登上高坡一看，一條燈火長蛇正蜿蜒而來，他暗自慶幸，再晚一步，敵人就過去了。
這個時候再修工事已經來不及了，只能命令戰士們臨時搶佔幾個小山崗，沒等敵人反應過來，3連搶先開火，一下將領頭的15輛汽車報銷在路上，這下公路被堵死了。到上午8時，美軍第8集團軍主力部隊也到達了龍源裡。他們已經得知三所裡無法透過，原指望能從龍源裡逃跑，不想龍源裡也被鎖上了。
看到公路上燃燒的汽車殘骸，美軍第2師的坦克還在猶豫是否直接衝過去，不料337團1營又主動出擊，將領頭的兩輛坦克炸燬，再以密集火力向步兵射擊。美軍第2師38團頓時大亂，一下損失了兩個連的兵力。待他們反應過來開始反擊時，1營已經退回了防禦陣地。
整個29日，南逃的美軍第2 師、第25師、土耳其旅、騎兵5團，和北上增援的騎兵7團、英軍29旅、偽1師向337團發起猛烈的進攻。337團彈藥打完了就撿敵人的彈藥，敵人的彈藥也撿完了就用石頭砸，用刺刀捅。敵軍20多架飛機、上百輛坦克、上百門火炮竟奈何不得他們。最激烈時南逃和北上的部隊只相隔一公里，卻始終無法匯合。
29日夜，38軍增援部隊陸續趕到龍源裡，第二天又血戰了一天，美軍徹底放棄了從龍源裡和三所裡南下的念頭，拋下2000多輛汽車、100多輛坦克，全體步行向西翻山逃走。38軍隨後掩殺，俘虜美軍3000餘人，是歷次戰役中俘虜美軍最多的。