1950年12月31日，繼第二次戰役取得大勝後，志願軍馬不停蹄，僅進行了短時間的休整，即向當面的敵人發起了第三次戰役。
"聯合國軍"方面，由於美第8集團軍司令沃克中將在撤退途中車禍身亡，李奇微接替了他的位置，新官上任三把火，李奇微上臺後就表示要"死守防線，保衛漢城"。但敵軍在遭到重創後，之前的囂張氣焰已經蕩然無存，取而代之的是對我軍實力的過分高估，雖然沿三八線構築了堅固的工事，但南朝鮮軍的8個師被擺在第一線，而美英軍則放在第二線，擺出了一副可打可撤的姿態。
李奇微
1950年12月31日晚17時，志願軍在西線、朝鮮人民軍在東線同時向敵軍在三八線的防線發起全線進攻。攻擊開始時，志願軍集中了100餘門火炮，在主要方向進行了短促的火力準備，這也是抗美援朝戰爭中第一次大規模使用炮兵，為突破敵人的防線起到了重要作用。
志願軍炮兵將大炮拆成零件運輸
敵軍的主要防禦體系是依託天險臨津江構築的，我40軍正對面是南朝鮮第6師的防區。戰鬥打響後，119師的突擊進行的較為順利，他們很快突破了南朝鮮第6師團和第1師團的結合部，並隨後向縱深穿插；但118師的渡江企圖被敵機發現，師屬炮兵只有1個連抵達，由於缺乏炮兵掩護，很快就陷入苦戰，南朝鮮第6師團不愧是王牌，見有機可乘，隨即組織炮兵嚴密封鎖了江面，甚至還組織部隊對我攻擊部隊實施了反突擊。
但第6師團的個人秀如曇花一現，隨著其左翼南朝鮮第1師團被119師一再痛擊，已然潰不成軍，其右翼的美24師防線也在38軍主力的突擊下迅速崩潰。第6師團的指揮官張都映准將見勢不妙，也下令部隊放棄陣地，全線撤退。
此時在其他地段，我各參戰部隊也紛紛突破的敵軍的防禦，相繼切入敵軍的縱深。我66軍和42軍密切協同作戰，在華嶽裡地區包圍了南朝鮮第2師團31和32聯隊，以及第5師團的36聯隊，至1951年1月2日上午10時，包圍圈裡的南朝鮮軍大部被殲滅，少數逃跑。第2師團有幸成為了第三次戰役被我軍殲滅最多的部隊。
李奇微對三八線的防線迅速崩潰大為震驚。他實在沒想到志願軍動作如此之快，狂怒之下他親自乘坐吉普車到前線視察。他看到了讓他終身難忘的情景，蓬頭垢面的南朝鮮士兵已經完全喪膽，他們拼命地搭乘一切交通工具向南逃跑，從卡車、吉普車，到牛車、馬車，驢車甚至直接騎著大牲口跑路。他們丟掉了一切武器，只想跑得更快些。"
李奇微試圖阻止敗兵，他掏出手槍對天鳴槍，可是根本沒有人鳥他，那些車子直接繞過他的吉普車，繼續向南狂逃，裝作看不見他這個司令官。
李奇微曾經一度親赴一線試圖阻止敗兵，但是沒有成功
盛怒之下的李奇微急令美第10軍北上堵截我軍的攻勢，並下令就地解散南朝鮮第3軍，因為李奇微認為崩潰的如此迅速的軍隊，根本不配在這個世界上存在，其下轄的所有部隊編入美第10軍。
事後李奇微在他的回憶錄中大肆抨擊南朝鮮軍的不堪一擊，士氣低落等，但是對美24師的迅速崩潰卻閉口不談。把這鍋結結實實地扣在了南朝鮮軍的頭上了。
李奇微的回憶錄對南朝鮮軍有諸多惡毒的吐槽
1月4日，我第39、第50軍及人民軍第1軍團各一部進佔漢城。這是新中國第一次佔領敵國的首都，此後再也沒有發生過。但由於美軍多系摩托化部隊，向南撤退的速度遠遠超出我軍，我軍後勤跟不上，最終在全線推進至三七線後，宣告戰役結束。
我軍解放漢城後貼出的標語
志願軍50軍149師部隊突入漢城
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