志愿军怎会将好不容易取得的优势轻易于人，第38军的113师主力沿安山洞至三所里的小路，坚持白天行军，14小时奔进公里，创造了世界步兵攻击史上的奇迹！（就是1990年美军在海湾战争中，现代化的美英军重型装甲部队在一马平川的伊拉克沙漠上，每昼夜的攻击速度也只有50至60公里）于28日7时歼灭韩军守卫一个连，攻占三所里。当天上午10点，按照沃克命令南下的骑兵第1师先头第5骑兵团亦到达三所里。双方展开激战，志愿军338团利用地形优势击退当面之美骑5团，同时击退北援的美军。
28日黄昏，进驻三所里的志愿军第38军113师派出一个团进至龙源里，并炸掉了通往安州的公路大桥，切断了美南下部队的最后一条通往顺川的通道。
与此同时，志愿军38军的112师也于27晚至28日凌晨进至瓦院和嘎日岭一线与联军对峙。
志愿军第42军主力开始由北仓里向顺川攻击，至29日凌晨攻占月浦里，并继续向假仓里攻击前进。
此时美骑一师主力已在顺川集结，并以第7骑兵团进至新仓里建立防线，阻击志愿军迂回攻击部队42军。
这样，战场态势发生了重大变化，美第9军指挥的美第2师、第25师、土耳其旅全部、英27旅和韩第1师一部，已陷入志愿军的三面包围之中，只剩下安州至肃川南撤的退路尚未截断。
29日，全线美军开始后撤。美2师主力在飞机炮火的支援下南下攻击三所里、龙源里志愿军阵地，同时英第27旅进至龙源里以南地区，向北猛攻。守备在龙源里、三所里的113师主力顶住了压力，始终未让美军前进一步。
这里发生了一场值得一提的战斗，松骨峰战斗。志愿军113师335团3连顶住了十倍于己美英军部队一个下午的攻击，全连几乎打光（仅剩7个伤员），但未丢掉阵地。美军第2师军官战后回忆：“我们甚至看到了北援中土耳其坦克上的白色星星，可终究也没有会合在一起！”（,)
29日夜，志愿军第38军主力赶到，将美2师和土耳其旅拦腰截成数段，包围在三所里、龙源里以北地区。此时39军也渡过清川江，40军攻占军隅里，支援38军围歼美2师。
这时战斗激烈程度到达了顶点，几十公里长的战线上，双方的步兵绞杀在一起，第二天美空军飞机因分不清敌我，甚至都不敢投弹扫射。双方激战至30日下午16时，美第2师从龙源里突围无望，遂放弃全部重装备，于12月1日8时开始向安州方向突围。
志愿军立即赶上展开追歼战，战至1日19时，美2师主力遭受歼灭性打击。据美国人战后统计，美2师战时编制员额1万八千人，加强了土耳其旅及炮兵营、坦克分队和特种分队后，总员额超过2万2千人，战后收拢人员时，却只有8662人归建，重装备全部丢失，单兵装备丢失超过40%。
志愿军迂回部队42军攻击受阻，先后在清溪里、新仓里与美骑1师展开激战，于12月1日进至顺川东南殷山里和丫波里。
但此时，美第8集团军主力已快速由肃川南撤，依托平壤建立防线。志愿军因连续作战7天，后勤补给跟不上，主力停止追击北撤休整，以小部队尾敌追击，向南开进。
十二月五日，志愿军收复了平壤，西线战场战役结束。
