戰役背景
白馬山位於鐵原西北10公里的藥山洞地區，由西北走向東南，長約3公里，由一群以394.8高地為主的山嶺組成，主要高地是394.8高地和281.2高地，這也是韓軍第9師據守的主陣地，與第38軍項里北山陣地相對峙。山頂樹林茂密，山下有驛谷川。山的東面是一望無際的鐵原平原，南面是經高台山和寶蓋嶺通往漢城的聯合國軍主要軍事補給線，可直達聯合國軍的重要兵站基捷運原。由於該高地山勢形同臥馬，故得名“白馬山”。白馬山的地理位置使它注定成為抗美援朝戰爭中的一個焦點。對於聯合國軍來說，白馬山的重要性是不言而喻的，如果丟失了這個高地，美第9軍就只能撤到驛川谷以南的另一個高地上，而且將無法利用這片地區的交通網。相反，中朝軍隊的進攻和偵察活動卻能更進一步地向聯合國軍防禦縱深滲透和發展。正因為如此，聯合國軍在這塊不起眼兒的山頭上花費了很大功夫，特別是1951年秋季攻勢，聯合國軍從第42軍手中重新奪回陣地後，便構築了堅固的工事、坑道和鋼筋混凝土地堡群，埋設地雷、設定障礙，拉起了一道道鐵絲網，再加之美軍飛機、坦克和後方的強大炮火支援，使第42軍在反擊時吃了大虧，付出傷亡423人的代價，僅殲敵30餘人，韓軍自詡白馬山是“鋼鐵陣地”。
38軍和42軍換防後，志願軍總部把眼睛瞄向了白馬山，不要說其重要的戰略地位，就是42軍在白馬山“栽了跟頭”，面子也要找回來。這回負責奪取白馬山的可是王牌38軍，素以打硬仗、惡仗著稱的“萬歲軍”，不僅是四野的三大主力之一，也是號稱“天下第一縱”和“林彪的三隻虎”之一，它的老底子是彭德懷平江起義的三軍團的一部，是彭德懷親手培育的富有光榮傳統的部隊，而且又剛剛更換了蘇式裝備。新任38軍軍長的江擁輝更是一位德才兼備、軍政兼優的指揮員，號稱“常勝戰將”、“虎將”，35歲就升任王牌軍軍長，在抗美援朝戰場上立下赫赫戰功。第二次戰役他參與領導38軍，親自督戰，擊敗南韓第7師，接著又親率113師“邊走邊打”，先是將聯合國軍土耳其旅打得只剩下兩個連，後又重創美第2師。聞知戰報，志願軍總司令彭德懷喜不自禁，親自在嘉獎電文里加上“中國人民志願軍萬歲！38軍萬歲！”。這就是38軍“萬歲軍”稱號的由來。
於是，志願軍總部的命令到了38軍，“為配合支援部隊換防前的作戰，及粉碎敵人可能發起的局部進攻，與提高部隊的作戰經驗，決定第38軍向39418、281.2兩高地據守之敵進行戰術性反擊，並在反擊中殺傷敵人5000人以上，而後爭取占領並鞏固之”。這可是江擁輝接任軍長後的“當頭炮”，規模又比較大，所以38軍上上下下都十分重視，準備也很充分。參戰部隊第114師提前6周就開始進行戰前練兵，擔任突擊394.8高地的第340團和突擊281.2高地的第339團的官兵們都憋足了勁兒，這回諸兵種協同作戰，一定要打出個樣兒來，給祖國人民第二屆赴朝慰問團一個見面禮。練潛伏專找有青蛙叫的地方訓練，隊伍經過，蛙叫聲突然停止為不合格，蛙叫如常為合格，練來練去，整個隊伍全都練成了無影無形、無跡無蹤的“隱身人”。全師上下還演練了蘇式新裝備及通訊聯絡、步炮協同等戰鬥組織與戰術動作，並用一個多月時間儲備了大量物資。同時，加強了炮兵和坦克，參戰的各種口徑火炮達182門，坦克17輛，還有59門高炮和122挺高射機槍擔任對空作戰，除了飛機，什麼都齊了。炮兵諸元調整好了，坦克也進入了出發陣地。
然而，就在這個時候，麻煩來了，一切都變了。突擊部隊的一個幹部投敵了。10月2日，第340團第7連文化教員谷中蛟投敵了，他早就存了逃跑的心，乘著幹部們往來查看道路之機，從前沿陣地悄悄地跑到韓第9師的陣地上。谷中蛟是突擊部隊的幹部，知道點情況，還打不打？江擁輝軍長有些猶豫。不打，太可惜，準備這么久就為了這一錘子買賣。打，要么乘這個叛徒剛跑過去，敵人尚處於真偽未辨之時或雖辨明了真偽、掌握了情況還來不及調整部署之際，提前進行反擊，打他個措手不及；要么就乾脆再等他個十天半月或個把月不打，等敵人鬆懈麻痹下來再打他個猝不及防。正思量間，志司的作戰命令也來了，命令明確規定：第二階段反擊作戰統一於6日開始。江擁輝想，看來提前和推遲都不符合全線統一反擊部署了，只有打與不打兩種選擇。突襲打不了，就強攻，江擁輝下定決心吃下白馬山這塊硬骨頭。
韓軍擔負白馬山防禦任務的金鐘五亦是新任師長。金鐘五是韓國忠清北道清原郡人，1944年畢業於日本中央大學，而後加入日本“學徒兵”，在戰爭中積功升為少尉。1946年畢業於駐朝鮮美國陸軍司令部軍政廳軍事英語學校，歷任韓國國防警備隊第3團排長、連長、副團長、團長。1948年任第1團上校團長，同年任統衛部軍需官。1950年曆任第6師、第9師、第3師師長，晉升準將。1951年任全羅北道軍事區司令，同年任陸軍本部人事局局長，1952年任第9師師長。
谷中蛟叛逃告密之時，韓軍第9師正在舉行全師運動會，金鐘五聞知訊息後，當即命令轉入戰鬥準備狀態，並迅速對白馬山防守做了相應調整：
調集炮兵，增強火力。除了師屬第30炮兵營和第9重迫擊炮連外，韓9師還得到了韓軍炮兵第50營、第51營、第52營和美炮兵第49營、第213營、第955營等9個炮兵營和兩個坦克連44輛坦克的支援，美坦克第73營主力也從鐵原向白馬山馳援。師屬炮兵群及支援炮兵群完成對白馬山北側前哨陣地前方彈幕射擊和對志願軍第114師進攻部隊集結的火力突襲計畫和準備。全師投入戰前準備，增派部隊加強白馬山防禦力量。調第30團第三營開進394.8高地，支援第一營加固陣地，至10月4日4時20分，徹夜完成掩體150個，設定障礙等應急設施，並以山頭為單位，配屬一個連的兵力，倉促編成環形防禦，加固掩蓋壕工事，將交通溝挖至一人多深，以減少傷亡，將營、連、排之間的電話線全部埋入地下，保證戰鬥中有線通訊不受影響，前方陣地與後方指揮機關通訊暢通，陣前鐵絲網由3層增至7層，同時設定了大量防步兵地雷、防坦克地雷、照明雷和凝固汽油彈雷。補充補給品和飲水，以保證能夠堅持一周以上時間。調韓軍第51團配屬韓9師，增強步兵兵力。
美國空軍第五航空隊也從10月3日起，出動大批戰鬥轟炸機向谷中蛟提供的志願軍炮兵陣地位置實施集中轟炸。
10月4日美國第八集團軍迅速重新進行兵力部署，增調韓9師第30團第3營，支援第1營加固陣地。命令預備隊第28團完成出動準備。同時，第8集團軍預備隊美步兵第3師亦前調至鐵原以南幾公里集結，隨時準備投入戰鬥，增援韓軍第9師。
韓第9師屬炮兵群及支援炮兵群亦完成了對白馬山北側前哨陣地前方彈幕射擊和對第114師進攻部隊集結地火力突襲的計畫和準備。韓9師還得到了由韓軍第8師炮兵第50營、第51營、第52營和美炮兵第49營、第213營、第955營等9個炮兵營和兩個坦克連44輛坦克的支援，美坦克第73營主力也從鐵原向白馬山馳援。
10月5日誌願軍第38軍提出更改進攻計畫，遭上級主官王近山否決。志願軍114師340團按照原計畫，派6個連大約800多人的突擊隊於半夜潛伏到敵陣地前沿。
戰役過程
10月6日誌願軍突擊隊在潛伏一天后於晚6點發起進攻，由4個連進攻韓國第9師30團防守的白馬山391高地，另2個連佯攻法國步兵營防守的箭頭高地（281高地）。志願軍投入後繼部隊2個連，攻占395高地。
10月7日誌願軍預備隊第342團投入戰鬥，韓軍第9師主力第28團（加強團）投入戰鬥，391高地反覆易手。美空軍出動了上百架次飛機對志願軍進攻部隊，後方補給線，後方炮兵陣地進行飽和轟炸。
10月8日誌願軍第38軍主力團第112師第334團投入戰鬥，下午攻占白馬山頂。韓軍第30團兵員損傷過大，被迫撤出休整。志願軍342團接替334團防守白馬山後，受到敵空軍及數個重炮群反反覆覆的覆蓋射擊，十分被動。韓軍第9師第29團投入戰鬥，夜間奪回395高地。
10月9日中國和韓國部隊在白馬山頂展開拉鋸戰。至此，儘管戰鬥剛剛進行了4天，雙方卻都投入了3個團的兵力，激烈程度大大超過志願軍的預期。志願軍38軍因擔負寬大防禦正面，加之戰前對戰鬥發展過於樂觀（340團主攻，342團預備），未預留更多後備力量，此時兵力運用已呈捉襟見肘。
相反，韓國總統李承晚對此戰很重視，他一面直接督令韓9師在寺後洞設定收容線收容從白馬山潰散下來的敗兵，緊急編成反衝擊梯隊，另一面則從釜山、春川的編練師調集大量新兵，給韓9師隨打隨補，因損失過大撤下的韓軍部隊（第30團、第28團）經過戰場整補，增派軍官，很快又恢復了戰鬥力，再次投入戰鬥。
10月10日韓軍參戰的最後一個團級番號第51團投入戰鬥，配合第29團奪回395高地。
10月11日誌願軍參戰的最後一個團級番號第339團投入戰鬥，奪回395高地
10月12日韓國第30團經過補充兵員軍官，重新投入戰鬥，一度奪回395高地。志願軍第三次佯攻箭頭高地（281高地），並重新攻占395高地。
10月14日美第8集團軍在金化前線的上甘嶺地區以美軍第7師和韓軍第2師為主，發起了“攤牌作戰”。中方稱“上甘嶺戰役”。
中國軍隊全線爭奪重點轉向上甘嶺地區，第38軍於14日夜停止了對395高地的爭奪，並至15日凌晨全部撤出白馬山地區已經攻占的其他高地
10月15日韓國第9師報告志願軍部隊退出白馬山陣地。
戰役結果
在連續9天201個小時的爭奪中，韓軍第9師陸續投入4個步兵團（第28，29，30，51團），包括補充師，總計一線兵力約18000人。志願軍第38軍相繼投入4個團（334，339，340，342），總計一線兵力約15000人。
志願軍報告自身傷亡6700餘人。
韓軍戰後統計第9師3個團（28.29.30）共3422人死傷（505人死亡，2562人受傷，失蹤391人）；造成志願軍的損失是8234人鑑定死亡、5097人推定死亡、1001人受傷、俘虜52人，總計造成志願軍死傷14332人。對比雙方參戰人數和俘虜人數比例，韓軍對志願軍傷亡明顯誇大，但是清理戰場是韓方進行，所以志願軍陣亡8000人以上為韓方提供數據。
白馬山戰役韓9師及美國空軍造成中國軍隊傷亡6700餘人（韓國宣稱14322人），38軍此役遭挫首開志願軍敗給韓國軍隊的記錄。韓軍方面也付出了傷亡4000餘人的代價（中國方面記錄此役韓國損失9400餘人）。作為韓戰中對中國軍隊唯一的獲勝戰例，韓國軍方戰後一直大力宣傳白馬山戰役，韓國第9師同時贏得了“白馬師”的稱號。
志願軍承認38軍未能啃下韓軍“1個加強營的陣地”。但由於志願軍在隨後進行的更大規模的上甘嶺戰役（Battle of Triangle Hill）中獲得了標誌性的勝利，因此在戰後宣傳上中國方面一直有意忽略白馬山戰役，直到90年代初才有參戰軍人通過回憶錄等形式承認這是一次“失利戰鬥”。然而此戰的失利，並沒有改變第38軍在中國軍隊中的“萬歲軍”地位。
白馬山戰役表明，經過2年多的戰爭鍛鍊以及美軍的訓練和整頓，韓國軍隊素質大為提高。韓國軍隊依靠自身的力量，以及美國空軍炮兵的支援，以一個師的兵力對抗志願軍一個師兵力的全力進攻，在10天的戰鬥中白馬山24次易手而韓國軍隊不後退，終於守住了這個戰略要地。
韓國方面
韓方認為在美軍空軍的支援下，韓國軍隊甚至可以做到在中國最精銳的部隊以數倍於其的兵力的人海戰術之下，依舊頑強抵抗直至志願軍在重大傷亡後不得不退出戰鬥為止。據此，第9師戰後被稱為“白馬部隊”，成為韓軍的榮譽部隊，該師的徽章也從此改為白馬圖案﹐該師參謀長朴正熙後來成為大韓民國總統。
中國方面
中方認為志願軍第38軍戰前作戰計畫泄漏，造成重大困難。志願軍在敵預有準備的火力優勢下，強攻穩固陣地，遭受了不必要的傷亡。儘管如此，主攻部隊仍造成韓軍重大傷亡，至戰役末期，志願軍依然占領著除主峰以外的大部分陣地，最終迫於周邊韓軍和美軍重型炮兵等9個炮兵營的炮火支援，美軍1個坦克營的抵近火力支援，和美遠東空軍的空中支援，以及其後美軍第8集團軍新的作戰意圖（即“上甘嶺戰役”，美軍稱“攤牌行動”）而主動撤出戰鬥。志願軍認為，韓軍此戰兵員損失甚眾，韓第9師依靠釜山、春川不斷補充新兵員才得以堅持到10月14日。據此，志願軍雖認識到韓軍戰鬥力有了很大提高，但並未徹底改變對韓軍的輕視態度。在志願軍戰史中，此戰的失利被隨後在上甘嶺戰役的勝利所遮蓋，並未得到過多關注。
此戰結束4個月後，志願軍38軍撤換到後方擔任預備隊直到1953年回國，此戰遂成為38軍在朝鮮的最後一戰。韓9師撤下整補後於1953年參加了韓戰最後一戰-金城戰役，與志願軍第24軍爭奪金化地區的432.8高地失利，結束了在韓戰中的軍事行動。
