从10月21日至10月29日，是上甘岭战役的第二阶段。战役的第二阶段就是最艰难的坑道斗争阶段，597高地共有三条大坑道，八条小坑道和三十多个简易防炮洞。当时三条大坑道和五条小坑道都在守备部队控制下，其中八连进入的一号坑道是主坑道，位于1号阵地下，是最大的坑道，呈“F";形，全长近80米，高米，宽米，左右还各有一个叉洞，顶部是厚达35米的石灰岩，坑道的两个洞口都向北朝着五圣山方向。
志愿军退入坑道之后，最艰苦的坑道斗争才刚刚开始。联合国军采取了种种残酷的手段，破坏坑道，企图一举歼灭志愿军守备部队：用飞机和大口径火炮进行轰炸；在坑道口上方挖掘深沟，用炸药爆破；向坑道内投掷炸弹、手榴弹、毒气弹、汽油弹、硫磺弹，或用火焰喷射器；用石土、麻袋、铁丝网封堵坑道口；在坑道口建碉堡、设障碍，进行火力封锁等等，无所不用其极。
志愿军坑道守备作战环境异常艰苦：坑道被部分炸塌，粮弹缺乏，特别是饮水困难，伤员伤口病情恶化等等。在强有力的思想政治工作下，坑道守备部队斗志昂扬，并不频频出击，展开袭扰战。从10月21日到29日，志愿军坑道守备部队共组织班组兵力，以突击手段出击158次，除9次失败外，其余均获得成功，恢复阵地9处。
坑道外部队，在这期间也以一个班至一个连的兵力积极开展小规模反击，其中针对537高地展开7次反击，曾3次全部恢复阵地，针对597高地举行5次反击，曾于23日一度恢复主峰阵地。两高地在30日又为对手所攻占。但攻击部队利用反击间隙，向坑道内输送各种给养和有生力量，使坑道内条件得到有效改善，为后来的决定性反击赢得了时间。
在上甘岭的两个高地中，537高地地形比较简单，反击成功率较高，每一次反击，就轮换一批坚持坑道部队，补充一些弹药、药品、食品和饮水，因此537高地坑道的环境相对还比较好。而597高地反击成功不多，坑道部队几乎得不到物资和人员补充，处境极为艰难。但志愿军以无畏的精神、高昂的战斗意志和顽强的毅力克服了缺粮、缺水、缺氧种种困难，一直坚持着。
10月21日以后，联合国军为继续实施进攻而重新调整部署。10月25日，联合国军将遭受严重损失的美第7师撤出战斗（据美战史称，该师死伤达2000余人），将彻底攻占这两个高地的任务全部交给韩第2师，并调韩第9师作为预备队。
此决策引起了韩第2师的不满，另外，战斗力强悍的美军的撤离也大大削弱了在表面阵地防守与发起新攻势的联合国军的实力。虽然韩军战斗力和战斗意志远不及美军，但韩第二师以东方人的思维和创造，对坑道的破坏比美军更毒辣，他们用迫击炮吊射坑道口；用毒气弹、硫磺弹熏；用巨石块堵洞口；用铁丝网缠绕成团堵塞通气口；从坑道顶部凿眼装药爆破；美军忙了五天，一筹莫展，而韩二师才一天就将二号坑道炸塌了近30米，坑道里的四连被倒塌的土石压死2人，压伤6人。一号坑道的两个洞口也被炸塌，只剩下碗口大小的透气孔，八连组织，以伤亡37人才将洞口重新掏开。四十五师立即将四门75毫米山炮前推，专门轰击破坏坑道口的韩军。
志愿军在此期间则充分调兵遣将，为后来的反攻做积极准备。志愿军第3兵团在增调1个榴弹炮营配属第15军作战外，另调第12军第91团作为第44师的预备队，将第12军第31师返回前线归第15军指挥，第12军第34师也做好准备，随时顶上去。
在第15军内部，决定以第29师接替第45师除597和537高地北山以外的所有防务，另从第3兵团和第15军抽调1200名新兵补充第45师，并抽调第29师第86团5个连和第85团担任防御第二梯队的一个营作为对597高地进行反击的部队，抽调第29师第87团5个连也投入到高地北山的反击作战。
