28日，燕京致电志愿军总部，祝贺德川、宁远作战胜利，同时要求抓住战机，集中第42、第38、第40、第39军歼灭美军主力。据此，志愿军调整部署，继续进攻。
至29日晨，第42军在月浦里歼南朝鲜军1个营，进至新仓里时被美军所阻。第38军主力进至凤鸣里，途中歼土耳其旅一部。
该军第113师在三所里打退美军10余次冲击，又抢占龙源里，切断了美军第9军由军隅里通往顺川的另一条退路。
第39、第66军进到宁边以南地区，第40军进至院里地区，第50军进到埔川以西地区。至此，美军第9军第2、第25师，土耳其旅和美军骑兵第1师，南朝鲜军第1师各一部陷入志愿军的三面包围之中。
29日，西线“联合国军”开始全线退却。美军第1军撤至安州地区，准备经肃川向平壤方向撤退;第9军收缩至价川、军隅里地区，企图经龙源里、三所里向顺川突围，同时，急调在顺川的美军和位于平壤附近的英军第29旅各一部北援接应。
志愿军领导人为集中主力围歼美军，令第113师坚决阻击南逃与北援之敌，第38军主力速向第113师靠拢;令第42军速向顺川、肃川攻击前进;令正面各军速向安州、军隅里方向进攻。
29-30日，第38军主力在凤鸣里地区歼美军第25师1个团大部。该军第113师在三所里、龙源里顽强抗击，坚守阵地，粉碎了美军突围与北援的企图。
第40军攻占军隅里，歼美军第2师1个营后，主力继续向安州方向前进。第39、第66军先后由宁边东南渡过清川江，继续向南攻击前进，会同第38军歼击被围的美军第9军所属部队和南朝鲜军第1师。
第50军从博川东南逼近清川江，继续向安州方向前进截击美军第1军正在退却的部队。第42军仍受阻于新仓里。
12月1日，美军第9军从三所里、龙源里突围无望，被迫遗弃大量辎重装备转向安州方向突围。由于志愿军外层战役迂回部队前进受阻，迟误了插向顺川、肃川的时间，致使美军第9军得以经安州、肃川退向平壤。
志愿军在西线发起反击后，东线美军第10军(辖第3、第7师和陆战第1师)并指挥南朝鲜军第1军团(辖首都师、第3师)仍继续向北推进。
至11月27日，美军陆战第1师主力位于柳潭里、下碣隅里地区，一部在富盛里、古土里。第7师丰力和第3师一部向陆战第1师靠拢，以增强长津湖方向进攻力量，第3师一个团位于社仓里以保障第10军主力翼侧的安全。
南朝鲜军首都师已越过清津向大津逼近，第3师主力已进到端川以北地区。此时，志愿军第9兵团第20、第27军在长津湖地区完成了反击作战准备，第26军主力正开往长津东南地区。
第9兵团为抓住美军兵力分散的有利时机，令第20、第27军于当日黄昏发起反击。当时气温降至-30c左右，志愿军指战员在高山雪地顽强作战。
至28日晨，将陆战第1师主力及第7师1个加强团分别包围于下碣隅里、柳潭里和新兴里地区，并攻占富盛里、死鹰岭、新岱里阵地，切断了美军各被围部队之间及其与后续部队的联系。
美军被围部队为打开通路，连续不断地猛攻志愿军死鹰岭、富盛里、新岱里阵地，第9兵团一面组织抗击，一面调整部署，准备反击。
28日晚，第27军第80师和第20军第58师分别对新兴里和下碣隅里展开攻击，因兵力不足，仅在外围毙伤美军1000余人。
29日，美军陆战第1师被围部队分别向第20军第58师和第60师扼守的死鹰岭和富盛里阵地猛攻。
第58师第172团第3连连长杨根思率领1个排扼守1071.1高地，连续打退美军8次进攻。在全排仅剩两名伤员，且弹药已尽的情况下，负伤的杨根思抱起炸药包，冲入敌群，与敌同归于尽，保住了阵地。
第60师在富盛里、小民泰里一线阵地击退美军多次进攻，并乘胜向古土里方向实施反击，毙伤俘敌近千人。
30日晚，第27军集中第80师和第81师主力对新兴里美军第7师第32团、第31团1个营及师属炮兵营发起进攻，战至12月1日将其全歼。
此时，东线“联合国军”开始撤退，志愿军加紧攻歼被围之敌。12月1-2日，第27军主力和第20军第59师在困水里、死鹰岭地区，与从柳潭里撤退的陆战第1师主力展开激战，歼其一部。
12月3日，陆战第1师主力丢弃重装备撤往下碣隅里，6日晨，在大量飞机、坦克的掩护下，经古土里继续向南突围。当日，志愿军第26军也投入作战，尾敌追击。
美军陆战第1师在第3师的接应下撤回五老里。其间，志愿军层层阻截，步步紧逼，先后毙伤俘美军1400余人，但未能将陆战第1师全歼。
中朝军队收复“三八线”以北地区“联合国军”在东西两线遭到沉重打击后，麦克阿瑟于12月3日命令部队向“三八线”实施总退却，4日，志愿军乘胜追击。
12月6日，志愿军第39、第40军各一部和人民军第1军团一道收复朝鲜民主主义人民共和国临时首都平壤。
战斗在敌后的朝鲜人民军和由志愿军联合组成的游击支队截歼“联合国军”，先后收复镇南浦、铁原、新溪、沙里院等重要城镇。16日，“联合国军”全部撤至“三八线”以南。老总考虑到南进过远，将增加以后作战困难，下令部队进至“三八线”以北即停止追击。
23日，西线各军在金川、九化里、朔宁、涟川、铁原、华川等地区集结。人民军第1军团越过“三八线”解放延安半岛和瓮津半岛，第2、第5军团各一部进占春川、加平。
美军第8集团军司令沃克在撤退中身亡。东线，美军第7师一部和南朝鲜军第3师、首都师于14日撤至兴南地区，美军陆战第1师余部亦撤向咸兴、兴南。
这时，人民军已于9日收复元山，将美军、南朝鲜军陆上退路切断。于是东线“联合国军”便调集300余艘舰船到兴南港，准备全部从海上撤退。
志愿军第26、第27军不顾连日作战疲劳，同人民军第3军团一起展开追击，17日占领咸兴，19日占领涟浦机场并歼敌一部。
“联合国军”在兴南港以陆海空火力构成严密火网，掩护其部队登船从海上撤逃。24日，中朝人民军队收复兴南地区。
至此，除襄阳外，“联合国军”全部被打退到“三八线”以南，第二次战役遂告结束。
此役，志愿军取得超出预定计划的胜利。志愿军歼灭南朝鲜军第7、第8师大部及土耳其旅一部，给美军第2、第7师和陆战第1师严重打击，重创美军第25师、骑兵第1师，共毙伤俘敌3.6万余人，其中美军2.4万余人，缴获与击毁各种炮1000余门、汽车3000余辆、坦克与装甲车200余辆，缴获飞机6架。
并将战线推至“三八线”南北地区，粉碎了“联合国军”迅速占领朝鲜北半部的企图，迫使其由进攻转入防御。作战中，志愿军共伤亡1万余人。
此次作战虽然战果比第一次战役稍差，但志愿军的伤亡比原时空少了很多，因为联合国军的空军不再肆无忌惮，变得很谨慎，志愿军受到来自的空中伤害较少，敌人运输机基本不敢出动，敌人的炮弹等作战物资也比原时空少了许多。
期间李云龙还咋咋呼呼要出动空军轰炸，被温暖劝住了。温暖建议应该遵从志愿军总部的命令，没有命令就不要胡乱出动，估计志愿军总部有照顾苏联人面子的意思，也有不想和美国人死磕到底的战略构想。
赵刚表示认同这种看法，只有李云龙满脸狐疑，不一棍子打死，放部分联合国军逃走心有不甘。