1950年11月24日，"联合国军"统帅麦克阿瑟狂妄地向全世界发布公报，宣布发动"总攻势"，以便在圣诞节前结束朝鲜战争，并即集中5个师20余万人大举向北进犯。骄横的麦克阿瑟乘专机亲临新义州以西鸭绿江出海口上空，想亲眼看看志愿军的脚印，但飞机飞行了40分钟，他什么也没看见，于是得意地说，中共军大部队的脚印可能被风雪掩没了，我已下决心让第八集团军继续进攻，直到同中共军队直接遭遇。但是，他做梦也没想到，早在他挥戈北进前，一个详尽的更大规模歼敌的方案已在我军运筹完成，此刻等待他的是一个无底深渊。
早在11月4日，我军入朝后第一次战役结束前，彭德怀便请示中央军委，"如敌再进，让其深入后歼击之。妥否盼示。"毛泽东翌日复电，对此深表赞同，肯定"以诱敌深入、寻机各个歼敌为方针"。以后，他又具体规划了战役要达以的目标，即"争取在本月内至12月初的一个月内，东西两线各打一二个仗，共歼敌七八个团，将战线推进至平壤、元山间铁路区域"。因此，我军在第一次战役结束后并没有作纵深追击，相反节节后撤，并逐步减少抵抗时间，使敌人错误判断为我军军力不支。在撤退的道路上，我军丢弃一些破旧枪支和弹药，故意让敌视为溃军。同时，我军转入敌人侧翼和进入山区的行动严格保密，不留任何蛛丝马迹。我军还在战前释放了被俘的100余名美军和南朝鲜军，并向其解释我军因粮食不足，要后撤回国，在向敌宣传我军优待俘虏的政策的同时，也进一步迷惑了敌人，促其继续冒进。
麦克阿瑟越发狂亡起来，坚持认为中国军队入朝只不过是"象征性出兵"，"并不是不可侮的势力"。于是，集中兵力于11月24日开始北犯。其具体部署是：西线由美第一军、第九军、南朝鲜第二军、英第二十九旅和美空降第一八七团，向朔州、碧潼方向实施主要突击；东线由美第三师、第七师和海军陆战队第一师，以江界为目标，主力沿长津实施突击，另由南朝鲜首都师和第三师沿东海岸向朝鲜东北部图们江边推进。
在此期间，志愿军在朝鲜的兵力也得到进一步增强，我军第九军团15万人冒着零下30度的严寒，隐蔽入朝，担任东线作战任务。第九兵团入朝丝毫没有暴露自己的踪迹，令担任侦察任务的美国空军十分汗颜，有人甚至称我军的这次行动为"当代战争史上的奇迹"。11月23日，毛泽东根据敌情，建议增强我军左翼的突击力量，以四十二军的3个师首先歼灭宁远地区的南朝鲜军第八师，然后向孟山、北仓里进击南朝鲜军第六师；三十八军歼灭德川地区的南朝鲜军第七师；四十军对付球场、院里方向可能向东增援的美军第二师和骑一师，以保证我军首先歼灭南朝鲜军第七、八两师，并为下一步对美军作战造成战役迂回的有利条件，他还建议增强东线我第九兵团迂回至黄早岭一线的兵力，以保证此项任务和阻敌北援任务的完成。毛泽东的指示明确了志愿军入朝第二次战役的攻击方向和战役目的，也明确了用兵原则。
根据毛泽东的指示，志愿军首长进一步制订了详尽的战役部署：决定在西线集中6个军的兵力，首先从敌右翼撕开战役缺口，然后以2个军向敌右翼侧后实施战役迂回，断敌后路，并配合正面各军在运动中分割围歼敌人；第九兵团3个军在东线首先歼灭美海军陆战队第一师主力于长津湖地区，然后继续在运动中歼灭敌人。并预定整个战役求得在东西两线歼敌6至7个团，将战线推进至平壤、元山地区。
11月24日，第二次战役打响。敌军在数千门火炮向我军前沿阵地狂轰滥炸后，分头沿路向北推进，妄图以东西两线组成所谓的"钳形攻势"，然后把两钳"压缩合并起来"。11月25日黄昏，西线敌人在我军引诱下，已推进了6至12公里，进入了我军预定的作战地区。这时，受当地地形的限制，东西两线的敌人之间留下了一个数十里的缺口，尤其是右翼的南朝鲜军第七师、第八师暴露无遗。这股敌人在第一次战役中曾受过我军沉重打击，心有余悸，现又处于山地，不便摩托化部队运动，我军当机立断，决定在德川、宁远地区拿该敌开刀。
25日晚，恰是月圆之夜，近距离能见度极佳，正是我军组织大规模夜战的好时机，而美军侵朝后每逢月夜甚为胆寒，称月亮为"中国人的月亮"。就在这时，伴随着撕人心肺的军号声，西线志愿军6个军在200公里宽的战线上同时发动进攻。在我军侦察支队的引导下，各穿插部队很快穿过南朝鲜军第七师和第八师之间的结合部，将南朝鲜军完全分割。至太阳升起，我军阵地已同敌军阵地混在一起，敌机完全分辨不清，也根本无法支援，只能眼睁睁看着我军把南朝鲜第二军彻底击溃。
旗开得胜以后，志愿军总部命令正在搜索捕捉溃散之敌的作战部队，于27日向敌后进行双层战役迂回。我进行内层迂回的部队为加快行军速度，全部轻装前进，他们沿小路边打边插，像一把钢刀，猛插敌军后方。第二天天亮，部队已深入敌军纵深。为了进一步迷惑敌人，他们干脆去掉伪装，整队前进，使敌机误以为这是一支刚从前线溃下阵来的南朝鲜军，结果一次也没受到空袭。至28日上午8时，部队挺进了72.5公里，到达指定地点大同江边的一个小村镇三所里。这里两侧傍山，地势险要，占领它就关上了美第九军南逃的"闸门"。随后，我军又主动抢占了龙源里。当消息当天传至美国时，国务卿艾奇逊说："麦克阿瑟将军一下子从乐观的顶点堕入沮丧的深渊。"我另一个军进行外层迂回，从宁远向顺川敌后穿插，于29日到达了新仓里。我西线正面的4个军则趁势向新安州、阶川进攻，并各自对迎面之敌进行战术性的分割围歼。
在我军迅雷不及掩耳的快速打击下，敌军为保存实力，免遭被我军各个歼灭的厄运，被迫于11月29日上午起全线撤退。一路经清川江入海处的新安州向平壤撤退，另一路则企图打开由我军扼守的三所里、龙源里南撤。为了打通这条退路，美二师由北向南，美骑一师则由平壤北上，南北对攻坚守在三所里的我军穿插部队。志愿军在这里进行了一场气吞山河的战斗。南北夹击的敌军相距不到1公里，上百架敌机在我阵地上空盘旋轰炸，地面上有近百辆坦克从南北相对冲击，我军以一个师的兵力连日战斗，减员极大，原为轻装前进所携不多的弹药已用完。指战员们发扬了战斗到最后一个人的精神，用缴获的武器，甚至用石头、拳头、牙齿和敌人作殊死搏斗，他们打退了美军在飞机、坦克、大炮掩护下的数次轮番攻击，炸断了公路大桥，终于使敌人南逃不能，北援无望，不得不转而西逃安州。担任此项任务的我第三十八军因此受到了志愿军总部的高度赞扬，彭德怀在嘉奖的电报结尾处添上了"中国人民志愿军万岁""三十八岁万岁"的赞语。这次极为出色的迂回穿插和阻击对于整个第二次战役的胜利具有极其重要的意义。
西线后撤的敌军通不过三所里，此时又发现其侧翼有我外层迂回部队，背后又遭我正面攻击部队的穷追猛打，便不敢恋战，丢弃了近2000辆汽车和坦克，向西逃跑，并于12月1日开始向三八线以南总退却。纽约报纸评论说："麦克阿瑟将军直接走进了陷阱里去了。"这以后，由于敌人拥有机械化装备，他们迅速向清川江一线脱逃，我军徒步追击已不可能收效，加之我军连续战斗，粮弹损耗过多，急需补给，故我军仅以3个师跟随敌人南进，主力进行休整，在这期间，我军乘胜收复了平壤。
在西线战斗的同时，东线我军第九兵团也于11月27日黄昏向当面之敌发起了猛攻，当时敌我双方都处在极恶劣的地理和气候条件下，长驱直入的敌军早些时候并没注意到我军的存在，因此在我突然反击下，敌军措手不及。经过一夜战斗，我军便把呈一字长蛇阵的美陆战一师及步兵第七师一部分分割成五段，分别将敌人包围在新兴里、柳潭里/下碣隅里等几个孤立地区。11月29日，我军决心首先集中兵力歼灭新兴里之敌，而对柳潭里、下碣隅里的被围之敌暂时围而不攻，待新兴里战斗结束后再予以各个歼灭。30日夜，我二十七军集中2个师的兵力和全军炮兵，以四倍于敌的兵力向新兴里的美七师第三十二团发起攻击。至天亮，敌人不得不突围南撤，我军又在途中设伏，基本消灭了突围之敌。这次战斗我军共歼美七师第三十一团和三十二团一个营及师属炮兵营。12月1日，柳潭里之敌突围，被我歼灭一部后逃往下碣隅里。12月6日，敌从下碣隅里突围南逃，又被我军层层阻截。12日，这股敌人在强大援兵的接应下逃至五老里，志愿军继续尾追，于17日收复咸兴市，24日收复了元山、兴南。
到12月24日，志愿军解放了三八线以北地区（除东海岸襄阳一隅）和西线三八线以南的？津半岛与延安半岛地区。这次战役我军共毙伤敌军3.6万人，其中美军2.4万人。美第八集团军中将司令瓦克也在撤退途中撞车身亡。美军在10在之内败退了300公里以上。美方高层人士惊呼："这是美国历史上路程最长的退却"。朝鲜战局至此扭转了过来。打到三八线以后，我军徒步追击现代化装备的敌人已不可能再取得大的效果，总部断然下令停止作战，全军进行休整，以备下一次战斗。对此，毛泽东答复彭德怀，"你对敌情的估计是正确的，必须作长期打算，……速胜观点是有害的。"
志愿军入朝第二次战役的胜利是在毛泽东指导下，在战略上实施诱敌深入、适时反攻和战术上实行大胆迂回包围、各个歼灭敌人的结果，同时也是我军广大指战员不怕牺牲、英勇战斗的结果。对后一点，毛泽东特别欣赏，他说："能不能打，这个问题两三个月就解决了。敌人大炮比我们多，但士气低，是铁多气少。"不可一世的美军遭到了被人称为"美国陆军史上最大的失败"。相反，我军经过这两次战役，声威大振。美国国内就有人以为，"朝鲜灾难引起的影响，远远超过麦克阿瑟在朝鲜战场上的失败。不仅联合国军统一朝鲜的希望破灭了，而且当中国变成第一个在重要战役中取得打败西方军队的胜利的国家时，似乎一夜功夫，中国便跃进为世界强国之列。" （谢伟民）
