1951年1月底，以美国为首的“联合国军”在朝鲜战场上恢复了攻势，3月下旬，在付出重大代价之后，将战线推进到“三八线”附近地区。这时，美国同英、法等侵朝参战国之间及美国统治集团内部，对“联合国军”是否再次越过“三八线”和用什么方式结束朝鲜战争，再次发生分歧。
英、法等国害怕再遭受更大的损失，畏惧长期卷入侵朝战争而削弱西欧力量，失去对苏战略力量平衡，影响欧洲的稳定。认为“联合国军”重新回到“三八线”正是结束朝鲜战争的“心理时机”，主张在“三八线”建立“事实上的停火”，以谋求通过谈判结束这场战争。“联合国军”总司令麦克阿瑟等则坚持以军事手段解决朝鲜问题，直至建立美国控制下的“统一的朝鲜”为止，甚至不惜为此将侵略战争扩大到中国。而美国政府和国会的政治首脑们认为，中国人民志愿军入朝参战，使朝鲜战争形势发生了根本变化，美国已不可能以武力统一朝鲜，战争趋于长期。不仅如此，旷日持久的朝鲜战争，必将削弱美国在欧洲的地位，影响美国实现“欧洲第一、亚洲第二”争霸全球的战略部署。他们痛苦地“回顾1950年12月那些黑暗的日子”，心有余悸地惧怕“中国人在满洲地区集结的……比联合国军……多得多的后备部队还没有投入战斗”；担心旷日持久的战争，美国盟友在侵朝时的热情和“决心正在消失”；忧虑从来就不热心朝鲜战争的“美国公民正在日益清醒”，因此，“对美国来说，只靠军事行动是不能圆满解决朝鲜问题的”。经过与英、法等国磋商，决定在不扩大战争范围的前提下，稳步向朝鲜北部推进，待占领有利地区后，即以“实力政策”为基础，或与中朝进行外交谈判，或继续其军事行动，以保持美国在亚洲的地位。
侵朝敌军根据美国政府的这一政策，于4月初再次越过“三八线”，并计划以侧后登陆配合正面进攻，将战线推进到北纬39度线及其以北地区，“在朝鲜半岛蜂腰部（即元山至平壤一线）建立新防线”。敌人认为这条线正面狭窄（170公里），地形有利，又是朝鲜北部腹地，军事上进可攻，退可守，政治上可取得谈判的有利地位。
3月20日，美国参谋长联席会议将美国政府对侵朝战争方针及杜鲁门即将发表的政策声明电告麦克阿瑟。声明宣称“准备讨论解决朝鲜问题的条件”，“在大军向三八线以北挺进以前，应进一步作外交上的努力，以便取得和解”。但是，“在未达成令人满意的结束战斗的部署以前，联合国的军事行动必须继续下去”。杜鲁门的声明还未发表，3月24日，麦克阿瑟不顾杜鲁门的指令抢先在东京发表了一个声明，大肆叫嚣扩大战争，以此来影响美国政府的亚洲政策和对中国人民进行新的军事恫吓。麦克阿瑟的声明没有吓倒中国人民，却引起了美国统治集团和侵朝参战国内部的混乱。杜鲁门认为：麦克阿瑟的声明是对“总统和最高统帅而发布的命令的公然违抗”，是对“总统权力的挑战，也是对联合国政策的藐视”。英、法等国则要求美国予以澄清，甚至提出抗议。在这种情况下，杜鲁门于4月11日撤销了麦克阿瑟的一切职务，任命马修·李奇微为美远东军总司令和“联合国军”总司令，由詹姆斯·范佛里特担任美第8集团军总司令。
4月初，“联合国军”越过“三八线”，疯狂向北进攻，同时对我后方进行空前猛烈的轰炸，敌海军也加强了对我东海岸诸港和沿海岛屿的炮击、侦察活动。中旬，敌人发现志愿军战略预备队集结，判断中朝部队可能于4月下旬或5月初发动攻势后，除西线在铁原，金城地区保持进攻外，中部和东部战线暂时转入防御，并加紧了进行侧后登陆作战的准备。
这时，“联合国军”地面作战部队为6个军17个师又3个旅1个团，共34万余人。其第一线兵力为12个师又2个旅；第二线及后方兵力有5个师又1个旅、1个团，分别置于春川，水原、原州、大田地区。美国民警卫第40、45师已由美国本土调往日本，与原在日本的美第34团组成第16军，准备使用于朝鲜战场。其一线部署：美第1军位于临津江两岸及涟川东西地区；美第9军位于涟川以东至华川地区，美第10军、南朝鲜第3、第1军团分别位于杨口、元通里、杆城地区。
横城反击战胜利之后，我军为集结兵力准备新的反击战役，持续进行了两个多月的异常艰苦的防御作战。这一行动是根据毛泽东主席3月1日在对朝鲜战争形势的精辟分析的基础上实行的。毛主席指出：根据一、二月份的作战经验，我因有3个军在咸兴以北战役中损伤较大，从事休整，致前线作战的只有6个军，减员甚大，未获补充。因之我无后备力量，在战役胜利时不能扩张战果，在敌人增援时不能打敌援兵。同时，我军南进，后方线长，供应很困难，还该留守备。故在敌人未被大量消灭及我尚无空军掩护条件下，我如过早追敌南退，反不利我分割歼敌。鉴于此种情况，在我第二番部队于4月上旬到达前线以前，在敌之陆军还较我占优势的情况下，我应避免进行战役性出击。毛主席提出：如敌逼我应战，就让敌人进至“三八线”南北地区，在我第二番志愿部队9个军到齐后再进行有力的新的战役。4月初，我志愿军第二番部队由国内及朝鲜北部咸兴地区开始向前线集结，争取在新的反击战役中能有志愿军9至11个军及炮兵7至8个师，坦克3至5个团约55至60万人和人民军2至3个军团参战。与此同时，我后勤部队亦增至18万人，后勤保障工作虽作出很大努力，但敌人空中突击更加疯狂，因此，供应情况尚未好转，只能保障最低限度的供应，不能满足作战需要。
4月初，敌军未在“三八线”上停止，继续北犯。4月6日，中共志愿军委员会召开第五次扩大会议，着重研究和决定举行第五次战役问题。会上，彭德怀司令员传达了中共中央和毛泽东主席关于“战争准备长期，尽量争取短期”的战争指导方针，并且指出：目前抗美援朝战争仍处于艰苦紧张阶段。为消灭“联合国军”几个师，粉碎其侧后登陆计划，夺回主动权，会议决定趁敌军实施登陆之前，进入“三八线”南北地区立足未稳之机，实施新的战役反击。在战役指导上，彭德怀司令员提出；根据敌人战役布势上只有战术纵深，其主要兵力来自横方向的特点，采取战役分割包围与战术分割包围相结合的方针，以第40军从金化至加平线劈开战役缺口，协同第39军及人民军第3、5军团东西割裂，不使敌东西增援。集中第9、第19、第3兵团分别从东西两翼迂回，结合正面突击，将敌人几个师分割包围于德川、永平、议政府、抱川地区，各个歼灭之。置第38、42、47军及人民军第21、第6军团于肃川、元山、平壤地区，以对付敌侧后登陆。
4月中旬，敌人发现我军战略预备队集结后，积极巩固阵地，准备抗击我军进攻。为避免敌人进行永久筑城，使阵地巩固，利用装备优势消耗我军之后再进，志愿军遂决定提早发起进攻。
4月22日黄昏，中朝军队各突击集团按预定计划向敌人发起全线反击。左翼突击集团由宋时轮、陶勇指挥的第9兵团3个军及第39、第40军一举突破“联合国军”防线，当面之敌在我军猛烈突击下，逐步后撤。我军乘机多路猛进，发展顺利。23日夜进占上海蜂、白云山地区，歼灭美第24师和南朝鲜第6师各一部，完成了第一步任务。25日占领清溪山、中板里地区。“联合国军”右翼受到威胁。担任战役割裂任务的第40军以勇猛的反击，打退南朝鲜第6师的进攻，乘胜直捣敌师主阵地，打乱了该敌部署，歼敌一部，缴获坦克12辆，汽车50余辆。尔后，分两路直插敌纵深。第118师第354团第3营由团参谋长刘玉珠带领，沿途打破敌5次阻拦，23日午即前进30余公里，提前插到加平东北沐洞里。此时，英第28旅、美骑兵第1师1个团和加拿大第25旅2个营正向加平西北机动，增援加平英第27旅。志愿军第354团第3营为了全局胜利，顽强地同数倍之敌展开激战，阻止了敌人的西援。24日凌晨第40军主力进至加平附近，25日又打退敌多次反扑。共歼敌2200余人，缴获汽车230辆，火炮60余门，胜利完成了战役割裂任务。第39军前出到华川以南，将美陆1师隔于北汉江以东不得西援。
担任中央突击的第3兵团，由王近山、杜义德指挥突破敌前沿后，受到美第3师、土耳其旅的抵抗。23日始将士耳其旅击溃，突破了美第3师防线。24日，将美第3师第35团包围在灰洞、粟隅地区。该敌在大量航空兵、坦克、炮兵掩护下突围南逃。25日，第44师第131团在大田里将美第3师1个营包围，经40分钟战斗，全歼敌2个连。之后，该兵团在哨城里，永平地区与敌对峙进展缓慢。
右翼突击集团由杨得志、李志民指挥的第19兵团和人民军第1军团，在扫清了临津江西岸之敌后，第一梯队师于23日凌晨冒着敌人的炮火，勇猛地冲过百米宽、齐腰深的临津江。第63军第188师迅速占领了英第29旅第一线阵地，与敌展开反复争夺，战斗十分激烈。该师第564团第7连两个班在一个小高地上与英军争夺中，打得只剩战士陈三1人。他以大无畏的孤胆作战精神，使用轻机枪、冲锋枪等5件武器，连续打退敌200余人的三次冲击，毙伤敌80余人，守住了阵地。第187师第561团以无坚不摧的战斗精神穿山过岭，粉碎敌人多次阻击，抢占了江南要点绀岳山，割裂了英第29旅与美第3师的联系。尔后该团继续向磨叉山英第29旅主阵地进攻。担任战役迂回任务的第64军，突破临津江后，由于炮兵被隔在临津江以北，未组织有效的炮火支援，在江南岸进攻受阻。此时第19兵团二梯队第65军两个师也渡过临津江，致使5个师的兵力大部拥挤在江南20平方公里的狭小地区内，遭敌炮兵、航空兵火力突击，伤亡较大，影响了向议政府实施战役迂回和歼灭英第29旅任务的按时完成。此间，由第64军第190师侦察支队和第569团第3营组成的先遗支队，经20个小时连续作战，突破敌7次阻拦，俘敌100余人，于24日下午突入敌纵深25公里，胜利地占领了议政府西南的道峰山。这个先遣支队在道峰山坚守3天4夜，象一把尖刀插入敌人胸膛，威胁着敌人的左翼。25日，第19兵团调整部署后，于18时向当面之敌发起猛攻。经过激烈战斗，攻占了南朝鲜第1师和英第29旅主阵地，勇猛地向议政府方向突击。在追击中歼灭了南朝鲜第1师一部和英第29旅格特斯特第1营及坦克团大部共4000余人。在追歼英第29旅战斗中，第561团第2连战士刘光子发现山沟里挤了不少敌人，只身绕到敌后，突然用冲锋枪向敌扫射，又掷出一枚手雷，趁硝烟冲入敌群，大吼一声“缴枪不杀”。敌人被突如其来的枪声、喊声所威慑，缴械投降。刘光子一人俘虏63个英国兵，荣立一等功。第63军189师在土桥场包围美第3师2000余人，仅用一个营断敌退路，使敌在20余架飞机支援下，以80余辆坦克为先导突围南逃。
西线“联合国军”在中朝人民军队的连续突击下，两翼受到威胁，且战且退，并在要点上顽强抵抗，以优势炮兵和航空兵火力迟滞志愿军和人民军的行动。中朝军队连续奋战3昼夜，虽在加平方向上打开了战役缺口，对敌翼侧造成了严重威胁，但第64军未按时完成战役迂回，中央集团战术割裂任务晚了一步，战役发展形成平推，未歼灭成团师建制的敌军部队。
26日，彭德怀司令员就战役发展和下一步作战打算向中央军委和毛泽东主席做了报告，其要点是：（一）此役，我为推迟敌之登陆，避免同时两面作战，提前于4月22日开始，各项准备不充分。敌军兵力部署齐头靠紧，没有间隙；战术上前进时步步为营，后退时节节抗击；我插入敌纵深必须经严重战斗，才能打开缺口，故作战三昼夜没有达成迂回议政府、截断敌人归路的计划。估计战果有限，不足以打破敌之登陆企图。（二）朝鲜地势狭窄，海岸线长，港口多，且敌有强大海、空军，这些是其登陆便利条件。敌大量援兵到日本，在我后方登陆企图将更加明显，下一战役须准备打敌登陆部队。我军在朝作战，如不能大量歼灭敌之登陆部队，则其登陆野心始终不会放弃；同时，朝鲜地势狭窄，如敌不登陆，兵力集中，亦不易分割。不如利用敌之登陆，隔离其联系，反而有利于各个击破。（三）如敌很快登陆，我虽有准备，但尚难应付两面作战，如能将敌登陆时间推迟一个月至一个半月，我军即能同时应付两面作战。（四）据上所述，此次作战，我军主力不宜南进过远。拟在打破敌之抵抗后，以一个兵团并建议人民军两个军团相机追至北纬三十七度线为止。如敌扼守汉江及汉城桥头阵地，我军以小部队监视之、袭击之，使敌预备兵团部分增援正面，推迟其登陆时间，减弱其登陆力量，以便歼灭之。我军主力则置于“三八线”及其以北地区，准备歼灭敌登陆部队，或各个打击正面反攻之敌。
中央军委同意上述作战方针和部署，并指出：从此次敌人且战且退和在此以前沿海袭扰的情况看来，敌人确有诱我军南下然后在北部登陆的企图。但敌主力如停在“三八线”及其以北地区，而我只有一个兵团及人民军向南进逼，估计敌人在未得到大量补充或援兵能使用以前，还会有一个犹豫时间，而仍然与我进行拉锯战，企图消耗我们。此种情况如果出现，对我并无不利。只要我们避免主力消耗，转而消耗和分散敌人，则推迟敌人登陆和向北进攻，便于我们完成各种准备，倒是合乎理想的。不过目前自应以敌人会很快登陆作准备，免得被动。
依照上述精神，26日西线我军继续向敌纵深发展进攻，占领了敌军锦屏山至加平的第二线阵地。28日右翼突击集团逼近汉城，第19步团占领汉城西北锦屏山、白云里地区，人民军第1军团在梧琴里歼南朝鲜第1师1个营的大部。中央和左翼突击集团占领了汉江北岸地区要点退溪院里、金谷里和磨石隅里、清平川。人民军金（雄）集团以积极行动钳制了东线之敌。敌军主力撤至汉城及北汉江、昭阳江以南组织防御。美骑兵第1师西调汉城，并在汉城周围组成了绵密的火力控制地带，妄图诱我攻城，乘机给我以大量杀伤。彭德怀司令员鉴于在汉城以北歼敌战机已失，但是，经过第一阶段作战，出现了敌军由西南伸向东北的斜线防御形势，而且由勿老里以东至东海岸整个东部战线由南朝鲜6个师防守，态势突出有利于我各个歼击。在这种情况下，彭德怀司令员根据26日的作战方针和中央军委的指示精神，为继续歼灭敌人有生力量，“坚决贯彻多歼灭南朝鲜军的精神”，以孤立、分散美军，创造今后消灭美军的有利战机，28日即决定停止第一阶段的作战，立即转兵东线，决心以南朝鲜军为歼击目标，集中第9兵团（欠第26军，附第12军）及人民军金（雄）集团（第2、3、5军团）在勿老里至雪岳山地段上发动第二阶段作战。遂于29日决定停止进攻，准备新的作战。为对付敌人可能的登陆，将第40、第26军北调沙院里及平康以北地区。至此，第五次战役第一阶段作战即告结束。这个阶段的作战，歼敌2.3万余人，缴获大量武器装备，平均前进了48公里，占领了开城、汶山等许多城镇和大片地区。
第一阶段作战结束后，第9、第3兵团用稍事整顿补充后即在第39军掩护下东移。5月6日，彭德怀司令员经与人民军协商决定，东线作战集中第9兵团和人民军金（雄）集团，取正面突破，两翼迂回，双层包围，多路钳击的战法，首先歼灭麟蹄东南县里地区之南朝鲜第5、7、3、9师，尔后视情况继续歼灭南朝鲜首都师和第11师。以第3兵团（欠第12军、附第39军2个师）向九城浦里突击，割裂美军与南朝鲜军的联系，阻击美第10军不得西援；西线第19兵团及人民军第1军团以汉城为重点，在高阳至加平段宽大正面上实施佯动，钳制西线美军主力。
5月8日，彭德怀司令员就第二阶段作战指导问题发出指示，指出：实现此次战役意图的几个重要关节，一是第19兵团在牵制方向上要认真地积极地实施佯动，将美军主力吸引于西线；二是第3、第9兵团切实隐蔽我军企图，绝不能事先被敌发现我大军东移，三是全歼县里地区3个南朝鲜师的关键，在于几把合围的钳子能按时到达预定合钳的位置，迅速达成两翼迂回，多路切断，层层包围；四是掌握战机，及时集中力量歼敌的关键在于各部队特别是执行钳击迂回任务的部队能否及时报告敌情及自己到达的位置，并主动提出协同歼敌的意见，积极付诸行动。
5月12日晚，西线我军开始对议政府、汉城、春川地区之敌实施佯动。李奇微被佯动所迷惑，惊呼“汉城面临第二次危机”，并判断我军在中线即将发起攻势。遂调美第7师，南朝鲜第2师增强中部防线。同时，第3、9兵团于15日相继隐蔽进入作战地区，完成了战役展开。
5月16日18时，我各突击兵团在短促的炮火准备后，向敌人发起猛烈的突击，敌军防线土崩瓦解，南朝鲜第5、7师仓皇溃退，第9兵团之第20、27军及人民军第5军团以摧枯拉朽之势直插敌纵深。
第20军第60师前卫第178团第5连，在连长毛张苗带领下勇猛直追，连续突击，沿途打跨敌5次阻击，12个小时内经大小战斗13次，歼敌一部，缴获汽车70余辆，前进30公里，及时抢占了合围要点五马峙，为主力部队开辟了前进道路。该师主力于17日晨攻占了后坪里、美山里、旺盛谷诸要点，歼敌500余人，切断了县里地区南朝鲜第3、9师南逃退路。人民军第5军团也于17日午前占领了县里东南之镇东里、芳台山诸要点，切断了县里之敌东南退路，与第20军对县里之敌构成了合围。
第27军在突破南朝鲜第7师防御后，第79师和第80师攻歼了于论里之敌，尔后向院巨里方向进攻。担任迂回任务的第81师不惜伤亡，不为小敌所诱，不停息地交互攻击前进。师长孙端夫亲率第242团第2营为先导，沿山沟密林，以每小对十几里的速度向敌纵深猛插。沿途经大小战斗18次，歼敌250余人，于17日5时突入敌纵深28公里，按时抢占了严达洞、砧桥、坊内里、上南里诸要点，切断了县里之敌西南退路。该师主力在第60师的协同下，在上南里地区将南逃之南朝鲜军第5、第7师击溃，全歼南朝鲜第7师第8团1、2营，第9师第30团3营，第5师第27团3营和第35团3营，共5个营3000余人。
担任战役迂回任务的配属第9兵团的第12军，突破南朝鲜第5师防御后，于三巨里歼灭其第5师一部，继续在自隐里北侧与美第2师以及法国营（战前了解自隐里地区为南朝鲜军）展开激战。第130团战士梅永洪、张再云、吴建德，巧摆地雷阵，并用火箭筒、反坦克手雷击毁敌7辆坦克。经两日艰苦的围歼战斗，全歼美第2师第23团两个营及法国营大部。向深远纵深沙里地区迂回的第31师主力被敌阻隔，只有1个团从敌左翼绕道插入敌人纵深，并于18日拂晓攻占长水院，因而未能达成向东沙里迂回的目的。
18日晨，县里地区南朝鲜军第3、第9师动摇溃乱，开始向南及东南方向突围。我第20军由西向东，人民军第5军团由东向西，对敌两面夹击，将该敌大部歼灭，缴获敌人全部重装备，敌一部溃散于山林。志愿军第20军与人民军第5军团在围歼作战中胜利会师，指战员们格外兴奋和喜悦，热烈拥抱握手，互致问候，互祝胜利。然后分数路共同进山搜剿残敌。至21日，在搜剿中又俘敌1000余人。为继续歼灭南逃之敌，第12军、第27军、人民军第5军团一部于20日前进到丰岩里、下珍富里、东沙里一线。但因战役退路未被我按时切断，致使溃逃之敌未能被堵击包围全歼，造成溃退之第5、第7师残部尚能在九城浦里、丰岩里以南地区布防；南朝鲜首都师、第11师有计划地撤至江陵地区布防。加之美第3师于20日迅速增援，先后进到丰岩里、下珍富里地区，堵塞了战役缺口。南朝鲜第8师由大田北调平昌、堤川，建立了纵深防线，于是敌军又形成了东西相接的完整防线。这时，我军在一个月内已连续进行了两次作战，部队相当疲劳，供应亦发生困难；加之此役未消灭美军完整的师团建制部队，敌还有北进可能。在这样的情况下，我军继续南进，不仅不易消灭敌人，反而徒增困难，不如后撤，使主力休整，以逸待劳，寻机歼敌，更为主动。于是，21日结束了第二阶段的作战。
在这一阶段作战中，第3兵团第15军发起进攻后，第45师攻占沙五郎峙，歼美第2师200余人。第44师迅猛插入敌纵深，18日夜在洪川以北大田里发现美第2师第38团主力露营，第130团以突然勇猛的作战展开进攻，第9连直插敌人团部后方，堵截敌人退路，与敌展开肉搏。第9连第2排排长崔建团，一人刺死6个美国兵，又用缴获的武器毙敌20余人，俘敌8名，获一级战斗英雄称号。经一夜激战，第44师将美第38团大部歼灭，毙伤敌1800余人，俘敌240余人，有力地牵制了当面美军。（战后为了纪念这一胜利，朝鲜人民在加里山上立了一块记述志愿军英勇奋战和中朝人民战斗友谊的纪念碑。）第15军歼灭美第38团大部之后，继续向纵深发展，因美第2师与美陆战第1师继续顽抗，前进受阻。第60军第180师以积极行动攻击当面之敌，19日夜占领洪川以北法所里，牵制了美第7师不得东援。
西线第19兵团以4个师的兵力于17日分别攻歼了高阳、金谷里、清平川、上泉里等地之敌。18日第63军南渡北汉江，攻占通芳山、凤尾山诸要点，在抗击敌人反扑中，歼灭美军1个营和南朝鲜军3个连的大部，有力地钳制了西线敌人。20日，西线敌军为减轻我军对其第9、第10军的压力，开始以美第1军3个师又3个旅的兵力向第19兵团展开进攻。第19兵团随即转入了防御。
这次作战，我军毙伤浮敌2.3万余人。李奇微在他的回忆录中说：“在（志愿军）进攻发起后的第二天较晚的时候，防守春川右侧高她的南朝鲜第5师和第7师在中国人的打击下土崩瓦解。”“在中国人进攻时遭受沉重打击的南朝鲜第3军被撤消了建制。”而李奇微最为恼火的是南朝鲜军损失了大量武器装备，他说：“所丢弃的这些武器不可等闲视之，这些武器装备足可装备好几个完整师的。”
中朝部队为改善补给，争取主力集结休整、补充，总结作战经验，造成尔后有利战机，以便更多地歼灭敌人，决定将各兵团主力北移“三八线”南北地区。5月23日中朝部队主力开始转移；各兵团留一个师至一个军，从当时所处位置起，采取运动防御的办法，节节阻击，杀伤消耗敌人，争取时间，掩护主力休整。是日，“联合国军”乘机以4个军13个师的兵力，有计划地全线实施猛烈反扑。“联合国军”的反扑是利用技术装备的优势，以摩托化步兵、炮兵、坦克组成“特遗队”，在航空兵掩护下，多路猛烈地向中朝部队纵深突击。25日，“联合国军”主力全面展开沿汉城、涟川、春川、华川、洪川、麟蹄公路稳步向北推进。
中朝人民军队向后转移，本是胜利回师的主动行动，但是，由于对“联合国军”有计划地组织以机械化“特遣队”的形式向纵深穿插割裂，迅速展开主力实施全线反扑估计不足，因而转移的组织计划不够周密。担任机动防御的部队，有的需要两天的行程作横向运动才能进入防御地区；有的部队虽进入防御地区，但未能很好控制要点和公路，组织有效地交替掩护，因此，全线出现多处空隙，使敌“特遣队”得以乘隙而入，造成中朝人民军队在转移初期十分被动的局面。志愿军第27军、第60军第180师、第12军第91团被割阻于敌后。24日至27日，第27军在麟蹄、县里地区以积极的行动阻击敌人的进攻，给予美第2师、空降第187团、南朝鲜第5师以迎头痛击，稳定了东线形势。第180师在春川方向，北汉江两岸地区顽强抗击美第7师、陆战第1师、南朝鲜第6师的进攻。27日，后撤至驾德山地区，三面受敌遭到了重大损失。第91团不畏艰难，机动灵活的由下珍富里以北绕道沿东海岸胜利返回。
中朝人民军队的争取主动，于27日将北移途中的志愿军第63、第64、第15、第26、第20军及人民军第5、第2、第3军团等8个军陆续展开于“三八线”南北地区组织防御。28至30日，第65军对进攻涟川之美第1军，第20军对进占华川地区之美第9军，实施强有力的反击，歼敌一部，并收复华川。6月1日，志愿军4个军于新幕、鸡雄山、黑云吐岭一线构成了纵深防线。随着反击作战的胜利和全线防御布势的完成，“联合国军”的反扑行动被制止。6月10日，中朝部队主动撤出铁原、金化，将战线稳定在三八线，附近的汶山、涟川、铁原、金化、杨口、明波里一线。交战双方均转入防御，至此，第五次战役胜利结束。
这次战役，中国人民志愿军和朝鲜人民军共投入15个军（军团）的兵力，奋战50天，取得了歼敌8.2万余人的重大胜利，粉碎了敌妄图以侧后登陆配合正面进攻，在朝鲜蜂腰部建立新防线的计划，夺回了战场上的主动权。
中朝人民军队在这次战役中，亦付出了相当代价（伤亡8.5万余人）。此役，中朝人民军队虽步兵占有很大优势，炮兵、坦克部队和后勤保障也得到了部分加强，但技术装备优劣悬殊的状况没有改变，白天仍无行动自由，部队机动和后方供应受到很大限制，作战效能仍难以充分发挥。这次战役更加证明，在这种情况下，歼敌重兵集团是难以实现的。而解决朝鲜问题，关键又在于大量歼灭敌人有生力量，这就需要时间，需要由打小歼灭战逐步过渡到打大歼灭战，需要一个改善装备、提高作战技能、完成敌我力量消长的过程。据此，中朝人民军队在战略方针上作了调整，以打小歼灭战、“零敲牛皮糖”为作战指导思想，逐步从运动战转变为阵地战。“联合国军”经过这次较量，对中朝人民军队的力量亦作了重新估计，在强大的中朝人民面前，美国当时的陆军参谋长、参谋长联席会议陆军代表J·劳唐·柯林斯上将不得不承认：“朝鲜战局在1951年春的动荡起伏已经清楚的表明，不管那一方都不会赢得决定性的军事胜利”，“我们第一次承认，对美国来说，只靠军事行动是不能圆满解决朝鲜问题的。”第五次战役结束后，“联合国军”不得不转入战略防御，并接受停战谈判。从此，朝鲜战场上出现了长达两年的战略相持阶段。