戰役背景
聯合國軍計畫
第二次戰役後，聯合國軍撤至三八線及其以南地區轉入防禦。盟國對韓戰的最終目標出現意見分歧。
12月14日，美國決定擴大徵兵計畫，加緊軍工生產，增強軍事力量。12月26日，美國陸軍副參謀長馬修·李奇微接任美國陸軍第8集團軍司令。他一上任就表示一旦實力允許便立即恢復攻勢。
12月29日，美國參謀長聯席會議電令聯合國軍總司令道格拉斯·麥克阿瑟：以保存聯合國軍力量為主，進行逐次防禦作戰。12月31日，李奇微命令其部隊防衛一條從臨津江到三八線的總戰線，如被迫放棄陣地，則有秩序地按照調整線實施後撤。
為此，聯合國軍在橫貫朝鮮半島250公里正面和60餘公里縱深內，組成兩道基本防線：第一道西起臨津江口，經汶山里沿三八線至東海岸的襄陽；第二道西起高陽，經議政府、加平、春川、自隱里至東海岸的冬德里。此外，在第二道防線至北緯37度線之間，還準備了三道機動防線。其部署特點是：置南韓軍於第一線，美、英軍於第二線，並大部集結於首爾周圍及漢江南北地區之交通要道上，能守則守，不能守則隨時準備撤退。
此時，聯合國軍的總兵力為34萬餘人，基本防線的兵力為13個師另3個旅約20餘萬人。此外，美國第10軍（轄美軍第3、第7步兵師和美國海軍陸戰隊第1師）在大田、大邱、釜山地區整頓，並轉歸美國第8軍團統一指揮。
志願軍計畫
聯合國軍向三八線敗退時，中共中央軍事委員會主席毛澤東於12月13日致電志願軍司令員兼政治委員彭德懷，要求志願軍克服和忍受一切困難，協同朝鮮人民軍打過三八線。他指出：目前美、英各國正要求我軍停止於三八線以北，以利其整軍再戰。因此，我軍必須越過三八線。如到三八線以北即停止，將給我政治上以很大的不利。
據此，彭德懷決心集中志願軍6個軍實施進攻，在人民軍3個軍團的協同下，突破聯合國軍的三八線既設陣地防線，尋機殲敵，爾後再進行休整，準備春季攻勢。根據聯合國軍轉入防禦後戰線縮短、兵力集中的情況，確定此次作戰採取穩進的方針，首先集中兵力殲滅臨津江東岸迄北漢江西岸地區第一線韓國軍，如發展順利即相機占領漢城，如發展不順利即適時收兵。
此時，中朝人民軍隊第一線部隊有31萬餘人，其部署是：以志願軍第38、第39、第40、第50軍並加強炮兵6個團組成志願軍右縱隊，由志願軍副司令員韓先楚指揮，在高浪浦里至永平地段突破，向東豆川、首爾方向實施主要突擊，並分別從兩翼向七峰山、仙岩里迂迴，斷敵退路，殲滅當面韓國軍第6、第1師，得手後向議政府方向發展勝利。
以志願軍第42、第66軍並加強炮兵1個團組成志願軍左縱隊，由第42軍軍長吳瑞林、政治委員周彪指揮，在永平（不含）至馬坪里地段突破，分別向中板里、濟寧里方向實施突擊，以主力殲滅韓國軍第2師一部，得手後向加平、清平里方向擴張戰果，切斷漢城、春川間的交通；另以1個師向春川以北佯攻，牽制韓國軍第5師，策應人民軍第2、第5軍團南進。
人民軍第1軍團主力於東場裡以東向汶山方向佯攻，配合志願軍右縱隊作戰，並保障其右翼安全；第2軍團（欠2個團）、第5軍團1個師，於戰役發起前越過三八線，在洪川東南隱蔽集結，準備配合正面進攻；第5軍團主力和第2軍團2個團由楊口、麟蹄間突入，向洪川方向進攻，配合志願軍左縱隊作戰。
為達成戰役的突然性，志願軍各部隊從180公里外向作戰地區隱蔽開進，主力在戰役發起前一周開始秘密占領進攻出發陣地。同時，將戰役發起時間選在1950年除夕。中朝人民軍隊把戰線推進至37度線附近地區。
戰役過程
中朝軍隊突破
1950年12月31日17時，中朝人民軍隊按預定計畫，經短促的炮火準備後，全線發起進攻。志願軍右縱隊在人民軍第1軍團配合下，迅速突破韓國軍防禦陣地。第39軍第116師僅用13個小時就突過臨津江，前進12至15公里。該軍第117師擔任縱隊的右翼迂迴任務，美軍預先在三十八度線與三十七度線之間構築了五道防線。中朝軍隊不顧傷亡慘重沿途打破韓國軍五次攔阻，於1951年1月1日晨突入防禦縱深15公里，
戰至2日中午，志願軍右縱隊和人民軍第1軍團推進到坡州里、仙岩里、七峰山及議政府東北一線，突入敵軍防禦縱深達15至20公里。志願軍左縱隊突破後，擔任迂迴任務的第42軍第124師，不顧敵機威脅，堅持晝間作戰，沿途進行大小戰鬥十餘次，於1日12時前出到濟寧里以南地區，切斷了韓國軍第2師退路；擔任正面攻擊的第66軍主力，至2日先後占領修德山、上南淙、下南淙地區，在第124師協同下，殲滅了該地區的韓國軍第2、第5師各一部，斃傷俘3200餘人。隨後左縱隊乘勝發展進攻，占領加平、春川。
人民軍第2軍團主力、第5軍團第12師向洪川、橫城、原州方向攻擊前進，第12師31日晨進至洪川西南新垈里地區、威脅韓國軍後方，迫使其第3師南撤。至1月2日，韓國軍扼守的第一道防線全面崩潰，首爾正面吃緊，美、英軍東部翼側完全暴露。李奇微為避免十幾萬部隊擁擠在漢江北岸背水作戰，便下令全線撤退，只以小部隊在漢城以北高陽、道峰山、水落山一線進行掩護，企圖阻止中朝人民軍隊繼續進攻。
1月3日，中朝人民軍隊轉入追擊作戰。志願軍右縱隊第50軍在高陽以北碧蹄里擊退美軍第25步兵師1個營的抵抗後，進至高陽以南佛彌地截斷了英軍第29旅退路，並於當晚全殲該旅皇家奧斯特來復槍團第1營及1個坦克中隊，繳獲和擊毀坦克31輛。第39軍在議政府西南回龍寺與美軍第24步兵師第21團遭遇，殲其一部，後又在議政府以西釜谷里殲英軍第29旅2個連。
第38、第40軍追至議政府東南水落山地區，擊潰美軍第24步兵師第19團。左縱隊第42軍主力和第66軍1個師分別由加平、春川渡過北漢江向洪川方向追擊。人民軍第2、第5軍團則繼續在洪川、橫城地區截擊韓國軍。
撤出漢城
由於中朝軍隊的進攻，聯合國軍於1月3日15時開始撤離漢城。1月4日，第39、第50軍及人民軍第1軍團各一部進占漢城。
1月5日，第50軍及人民軍第1軍團主力渡過漢江，繼續追擊，第50軍於果川、軍浦場殲美軍空降第187團和土耳其旅各一部。志願軍右縱隊其餘3個軍在漢城東北地區集結待命。第50軍7日進占水原、金良場裡；人民軍第1軍團在1月8日殺到三十七度線，割裂了韓國軍第1師與第6師的聯繫。第38軍第114師擔任縱隊的左翼迂迴任務，於1日12時突入防禦縱深20公里，占領七峰山，但在與第117師構成合圍前，韓國軍第6師大部已乘隙逃走。收復仁川港。志願軍左縱隊1月4日占領洪川、陽德院裡後，第42軍繼續追擊，於1月6日進占砥平里，並在橫城西北梨木亭殲美軍第2步兵師一部，1月8日攻占驪州、利川。
與此同時，人民軍第2、第5軍團占領橫城、原州。1月8日，聯合國軍在中朝人民軍隊打擊下，撤至北緯37度線附近的平澤、安城、堤川、三陟一線。鑒於聯合國軍後撤似有計畫進行，企圖誘使中朝人民軍隊深入後實施反擊，也為避免前進過遠而陷於不利地位，彭德懷果斷決定停止追擊，戰役遂告結束。
戰役結果
中國人民志願軍和朝鮮人民軍重新占領漢城，並將戰線推進到37度線附近地區。
這次戰役，共殲滅“聯合國軍”1.9萬餘人，解放了漢城及三七線以北較大的地區，粉碎了敵人在聯合國玩弄的停戰陰謀及固守三八線，爭取時間，準備再戰的企圖，進一步擴大了中國在國際上的威望與影響，加深了敵人的內部矛盾及失敗情緒。
