1950年10月上旬，“联合国军”越过“三八线”向朝中边境推进，计划在西线（太白山脉以西）占领平壤、东线（太白山脉以东）占领元山后，两线部队东西对进，会合后再向北推进。至19日，“联合国军”在东线和西线先后占领咸兴、平壤。随后，“联合国军”总司令D.麦克阿瑟改变原定作战计划，命令东西两线部队以最快速度向北推进。据此，“联合国军”东西两线部队以师甚至以团或营为单位，分兵多路向朝中边境推进。其战役布势是：西线为美军第8集团军，共6个师另1个旅、1个空降团，其中美军第1军指挥第24师、英军第27旅及南朝鲜军第1师由平壤地区向新义州、朔州、碧潼方向推进；南朝鲜军第2军团指挥第6、第7、第8师由成川、阳德地区向楚山、江界方向推进；美军骑兵第1师（机械化师）及空降第187团为集团军预备队，位于平壤、肃川地区。东线为美军第10军及其指挥的南朝鲜军第1军团，共4个师，其中美军第10军指挥第7师、陆战第1师由咸兴、利原地区向江界及惠山镇方向推进；南朝鲜军第1军团指挥首都师、第3师沿东海岸铁路线向图们江边推进。“联合国军”在前线的地面作战部队总兵力约为13万人。

10月19日晚，中国人民志愿军开始渡过鸭绿江，秘密向龟城、泰川、球场、德川、五老里一线开进。计划先在此线组织防御，稳定战局，掩护朝鲜人民军北撤整顿，待装备、训练完毕，再组织反攻。20日，“联合国军”已抵近或进至志愿军预定防御地区，志愿军已不可能按原定计划在预定地区组织防御。但“联合国军”未发现志愿军入朝，仍放胆前进，兵力逐渐分散，东西线部队之间敞开80余千米的缺口，西线南朝鲜军第2军团态势突出，造成了志愿军在运动中各个歼敌的有利战机。21日，人民革命军事委员会主席毛泽东审时度势，当机立断，电示志愿军改变原定计划，采取在运动中歼敌的方针。志愿军司令员兼政治委员彭德怀随即调整部署：西线集中第40、第39、第38军（附第42军第125师）在温井、云山、熙川以北地区，分别歼灭南朝鲜军第6、第1、第8师；以第42军（欠第125师）在东线黄草岭、赴战岭及其以南地区阻击美军第10军及南朝鲜第1军团，保障西线主力的翼侧安全。人民革命军事委员会令第66军立即北上安东（今丹东）集结，作为志愿军预备队，并以1个师进至朝鲜西海岸铁山，准备阻击向新义州推进的美英军部队。

10月25日，志愿军发起第一次战役。7时许，志愿军第40军第120师第360团在云山以北与北进的南朝鲜军第1师先头部队接触，将其击退。10时许，第40军第118师在温井西北两水洞地区与南朝鲜军第6师第2团第3营和1个炮兵中队预期遭遇，采取拦头、截尾、斩腰的战法将其全歼，从而揭开了抗美援朝战争序幕。当夜，第118、第120师乘胜前进，占领温井。25日，西线美军第8集团军继续以师或团为单位分兵冒进。26日，南朝鲜军第6师先头营进至鸭绿江边的楚山，并炮击中国边境，该师主力位于熙川地区；南朝鲜军第8师主力进至熙川；南朝鲜军第1师主力进至云山地区；英军第27旅、美军第24师进至龙山洞、博川地区。根据战场形势，彭德怀迅速调整作战部署，决心以军或师为作战单位，分途歼灭冒进之敌。西线志愿军各部队边打边进，第40军主力于28日在温井以东龟头洞地区，向南朝鲜军第6、第8师各2个营发起攻击，至29日晨将其大部歼灭。该军第118师进至古场地区，于29日晚将南朝鲜军第6师第7团大部歼灭。与此同时，第39军进至云山地区，对南朝鲜军第1师构成三面包围。第38军进至熙川附近，第66军进至龟城以西地区，志愿军预备队第50军主力渡江，向铁山半岛集结。至10月31日，西线志愿军主力已进至古军营洞、塔洞、泰川以北、云山以北、温井、熙川一线，完成了战役展开，并歼灭南朝鲜军第6师大部和第8师一部。

“联合国军”遭打击后，虽已发现志愿军入朝参战，但认为中国是象征性出兵，故以美英军接替南朝鲜军，继续向中朝边境推进。10月31日，英第27旅进至定州、宣川，美军第24师进至泰川、龟城，骑兵第1师北调云山、龙山洞地区接替南朝鲜军第1师继续北进，第2师进至安州地区作为第8集团军预备队，南朝鲜军则收缩防线，屏护美军右翼安全。志愿军领导人决心采取侧后迂回、结合正面突击的战法，以第38军沿清川江左岸向院里、军隅里攻进，断敌退路，以第40、第39、第66军对当面之敌展开攻击，先打南朝鲜军，而后视情歼灭美英军部队，力争在清川江南北地区各个歼灭敌人。各军按统一部署，于11月1日黄昏发起攻击。第39军向云山发起进攻，至3日夜，歼灭美骑兵第1师第8团大部和南朝鲜军第1师第15团大部，重创美军骑兵第1师。第40军经石仓洞、曲波院攻击前进，逼近宁边；第38军经球场沿清川江左岸攻击前进，占领院里地区，对西线“联合国军”侧后构成威胁；第66军主力进至龟城以西、以北地区，将美军第24师先头团阻于大安洞以南；第50军第150师由安东渡江后进至新义州以南，准备阻击进至南市洞的英军第27旅。美军第8集团军遭到志愿军连续突击，且侧后受到严重威胁，被迫于11月3日开始全线撤退。志愿军转入追击作战。

4日，第39军主力在上杨五里歼英军第27旅1个榴弹炮兵营；第40军在龙渊洞歼美军1个加强连；第38军攻占军隅里东北龙登里、飞虎山等地后受阻，配属该军作战的第42军第125师占领德川；第50军前出至铁山、古军营洞地区；第66军逼退美军第24师。“联合国军”除以一部兵力扼守清川江北滩头阵地外，主力全部撤至清川江以南，并占领沿江有利阵地。志愿军为保持主动，于5日停止进攻，结束西线作战。在西线志愿军主力实施反击作战期间，第42军主力在东线黄草岭、赴战岭英勇阻击美军第10军部队的进攻，保障主力的翼侧安全。10月25日，第42军先头1个营到达黄草岭占领阵地，抗击南朝鲜军进攻。27日，军主力到达该地区后，即以第124师部署于黄草岭以南草芳岭、烟台峰地区，并以该师1个加强营控制小白山要点；以第126师1个团部署于赴战岭以北地区，以另2个团为军预备队。28日～11月1日，第124师在人民军一部的配合下，多次击退南朝鲜军第3师的进攻。第126师第376团在南朝鲜军首都师1个团南撤后，进占赴战岭。11月1日，美军第10军调陆战第1师参战。2日，该师与南朝鲜军第3师在50余架飞机、40余辆坦克配合下，向志愿军烟台峰一线阵地猛攻。第124师依托野战工事，在给敌以大量杀伤后主动撤出烟台峰阵地。4日，美军和南朝鲜军以40余辆坦克、200余辆汽车和装甲车组成快速突击部队，在飞机掩护下，沿公路向草芳岭进攻。志愿军和人民军防守部队顽强抗击，有效迟滞了美军的进攻。7日，第42军奉命撤出黄草岭以南阵地转移至柳潭里一带组织防御。

此次战役，中国人民志愿军将“联合国军”从鸭绿江边击退到清川江以南，毙伤俘敌1.5万余人，粉碎了“联合国军”在感恩节（11月23日）前占领全朝鲜的计划，初步稳定了朝鲜战局，为以后作战创造了有利条件。作战中，志愿军伤亡1万余人。