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-30℃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。
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