年4月22日，中国人民志愿军向“联合国军”发动全面反击，抗美援朝美援朝第五次战役打响了。
志愿军集中主力，在西线汶山里至春川间地区，实施主要突击，以第3兵团（辖第12、第15、第60军）实施正面突击，第9兵团（辖第20、第26、第27军，指挥第39、第40军）和第19兵团（辖第63、第64、第65军,指挥人民军第1军团）实施两翼突击，并进行战役迂回，分割围歼当面之敌。
朝鲜人民军2个军团，在东线实施辅助突击，牵制美军部队，使敌人不得西援。另以志愿军3个军和人民军2个军团位于后方地区，分别担任反登陆和反空降任务。
经三昼夜的连续作战，至25日晚，中朝军队全部越过“三八线”，在加平方向打开战役缺口，对西线“联合国军”侧翼造成严重威胁，但战役发展形成一线平推，歼敌数量不多，战果并不理想。
26日，西线志愿军继续发动进攻，当天即占领“联合国军”第二线阵地的锦屏山、县里、加平一线。至28日，第19兵团攻占国祀峰、白云台地区；第3兵团进占自逸里、富坪里地区；第9兵团攻占祝灵山、清平川、加平、春川地区，前锋部队逼近汉江。
面对志愿军发动的凌厉攻势，“联合国军”这次学乖了，他们迅速后撤，以避锋芒，退至汉城及北汉江、昭阳江以南地区，重新组织防御。
30日，“联合国军”为查明中朝人民军队动向，并掩护其调整部署，以一部分兵力转入反攻。至5月8日，进占高阳、议政府、于论里、龙浦里一线。此后转入防御，在勿老里至西海岸部署了美军6个师，英军、土耳其军各1个旅，南朝鲜军3个师，以汉城为重点，成一线密集配置。
在勿老里至东海岸部署南朝鲜军首都师、第3、第5、第7、第9、第11师共6个师，成一线配置。美军第3师、英军第29旅、美军第空降团为预备队，分别配置于京安里、永登浦、金浦地区。这样，“联合国军”的整个战线，呈西南伸向东北的斜线态势，东海岸一段的南朝鲜军第1军团刘载兴所部，态势突出。
志愿军和人民军为继续歼灭“联合国军”有生力量，使其难以抽出兵力，实施侧后登陆，并多歼南朝鲜军以孤立美军，决定以第3、第9兵团隐蔽东移，在人民军主力的协同下，实施第二阶段作战。
具体部署是：以志愿军第9兵团指挥第20、第27、第12军附属4个炮兵团，与东线朝鲜人民军前线指挥部所属第2、第3、第5军团密切配合，首先歼灭县里地区南朝鲜军第3、第5、第7、第9师，之后视情况再歼南朝鲜军首都师和第11师。
以志愿军第3兵团指挥第15、第60军，以及第39军2个师并附炮兵1个师又2个团，担负割裂西线美军与南朝鲜军联系，阻击美军第10军东援，保障东线作战任务。同时以志愿军第19兵团和人民军第1军团，在汉城东西地区渡江佯动，第39军主力南渡昭阳江，掩护第3、第9兵团东移。
16日黄昏，志愿军第9兵团各部，在人民军的配合下，按预定作战计划，采取正面突破、两翼迂回、多路切断、层层包围的战法，向县里地区的南朝鲜军发起猛烈突击。
左翼20军奉命在麟蹄至九万里地段，突破昭阳江，向富坪里、美山里实施主要突击，割裂南朝鲜军第7、第9师的联系，抢占五马峙要点，协同人民军第5军团，构成对南朝鲜军第3、第9师的合围。
之后，主力由南向北攻打龙浦地区之敌，另以一部协同攻歼南朝鲜军第7师。
由于战役开始时要强渡昭阳江，进攻正面达16公里，突破南朝鲜军防线后，又要实施长距离穿插，20军的任务可谓十分艰巨，这时，军长兼政委张翼翔因病回国休养，指挥权交给了副军长廖政国（年授少将）。
廖政国深知自己肩上的担子沉重，战前反复研究，制订作战方案。为迅速突破敌方防线，他决定集中优势兵力和火力，用于主要进攻方向。
廖政国把第一梯队60师、58师及第二梯队59师共8个团的兵力，集中在兰田里至九万里之间4公里的正面上，并把炮兵26团、11团和17团1个营，配属给右翼担任主攻的60师，加上60师本身的炮兵和第二梯队59师的炮兵，使进攻方向每公里正面的火炮数量达到80到门。而仅以团在12公里宽大正面上，以攻势防御牵制敌人。
16时30分，战斗打响了。随着廖政国一声令下，20军以猛烈的炮火，轰击昭阳江南岸九万里至富坪里一线南朝鲜军第7师阵地。短短几十分钟内，将敌军阵地全部摧毁。
17时40分，主攻方向60师团突击连8连开始强渡，以迅雷不及掩耳之势涉过宽米的昭阳江，仅用时9分钟。7连和9连随后跟进渡江，迅猛攻占了南岸、.2等敌前沿支撑点，打开了向纵深穿插的门户。
17时55分，58师团4连开始突击。渡过江后，于19时占领.2高地，及附近3个高地。子夜时分，团全部过江。
担任牵制任务的团，攻占了.1高地、高地，并以一部兵力在开运里、加路里地段渡江，在团一部的协同下，攻占了.4高地、高地。
这样，20军在宽15公里的地段上，顺利突破昭阳江，攻占敌军第一线阵地，随即向敌纵深实施猛烈穿插。
60师团过江后，即以2营为尖刀，直插预定目标：五马峙。南朝鲜国防部战史编纂委员会编写的《韩国战争史》中，将此战称为“县里地区撤退战斗”。书中是这样描述5月16日当天的战况的：
在中东部，敌人的主攻方向，指向美第10军团地区的我第7师正面。敌人以前所未有的猛烈而准确的炮击，炮轰美第10军团的右翼师即我第7师，对面的信任指挥官廖政国，必是一位能征惯战的名将。
敌军的炮击持续了两个小时，终于使第5、第8两个团各营的指挥系统失灵。……23时45分，位于所峙里的第5团指挥所遭敌攻击而被打散，第5团不得不各自分散撤退。
另外，第8团也遭敌人攻击，笫6、第10两个连被全歼，只好投入预备队支撑阵地。由于友邻第5团第2营未通报第8团撤退，第8团的主抵抗线也被突破。
这样，美第10军团右翼被突破之后，第3军团也便陷入了困境。设在下珍富里的军团司令部，接到第3、第9两个师关于敌人发动攻势的报告后，判断敌之主攻方向为美第10军团我第7师正面。
军团作战参谋李周一上校，根据以往难以对付敌之人海战术的经验，于22时向军团长刘载兴少将提出：“与其阵地被突破带来混乱，倒不如采取退滞战术，返回上南线。”
军团长同意这一建议，并通过设在江陵的陆军总部前沿指挥所，向陆军总部和美军提出了建议。但得到的回答是：“不管发生任何情况，绝对不能撤退。”
因此，军团长只好根据战况推移指挥作战。第9师师长崔锡准将，用电话向友邻部队第3师师长金钟五准将求援，要点如下：第7师第5团阵地被突破，其兵力向我第9师方向涌进，敌人继续南下，上南岭处于危险，请第3师堵住五马峙。
五马峙是东线敌人纵深内公路边上的一个山头，地势险要，南北走向的公路在这里绕了一个大弯，是县里经半岩里通向横城公路上的要隘，还是南朝鲜军第3、第9师补给线上的要点。志愿军一旦攻下，便截断了县里、龙浦里南朝鲜军的退路。
2营5连担任攻击五马峙的先锋，在连长毛张苗的率领下，以最快的速度，迅速穿越崎岖的山路。晚11时，当5连进抵亭子里时与敌人遭遇，被敌炮火阻拦。
毛连长立即指挥部队，从两侧迂回攻击。不到10分钟，右翼的7班在山沟里歼敌30余名，俘虏11人；左翼的9班也攻下敌炮兵阵地，缴获3门迫击炮。残敌仓皇败退。
17日凌晨4时许，5连进至直洞以北高地，发现有一股敌人据守山顶，挡住了前进的道路。尖刀班立即发起偷袭，迅速占领敌人前沿，并打退了敌人的数次反扑。这时5连主力也上来了，敌人见势不妙，向东南方向逃窜。
5连乘势追击，又毙伤敌30多名，俘敌23人。此时天边已微微露出鱼肚白，5连不顾一夜行军作战疲劳，继续攻击前进，于7时进抵五马峙,夺占两侧高地。
就在这时，公路上传来轰隆的汽车马达声，是敌人正在南逃。5连立即沿公路迎击，打了敌人一个措手不及。仅用半个小时，5连就占领了五马峙，缴获汽车61辆、榴弹炮3门，还俘虏了3名美军顾问，截断了敌人南逃之路。
战后，5连荣立集体一等功，连长毛张苗被授予“一级战斗英雄”的光荣称号。
58师团在突破昭阳江后，经.1、.6、、高地，向鹰峰山、瓦家洞攻击前进。17日10时，团进至瓦家洞，査明.4高地以西山地驻有敌军1个营，立即以3营攻击，以2营向龙浦间、.5高地、高地迂回前进。
当晚，团夺占.4高地，残敌向东南芳台山逃窜。22时，团占领间岱、龙浦间大路，至18日1时，完全占领龙浦公路以西一线山地，牢牢控制了龙浦公路。
此时，朝鲜人民军第5军团第6师进至雪岳山、镇东里地区，与团对县里之敌构成了合围态势。
在志愿军急风暴雨般的攻势面前，南朝鲜军溃不成军，上上下下充满着失败的恐惧，一些部队还没有收到“毁装命令”，或根本就没有下达过“毁装命令”，就已经开始“将车辆内胎放气或放火烧毁”，准备丢弃装备，轻装逃行。
南朝鲜军第3、第9师仅留下1个营的兵力，在龙浦企图掩护主力南逃，其余则争先恐后地败退到江东一线，集结在芳台山。
这时，南朝鲜军完全处于一片混乱状态之中，营长们掌握不了自己的部队，也没有一个指挥官敢站出来，指挥这样无秩序的部队，而且也无法指挥。大部分指挥官均拿掉军衔等一切标志，因此无法辨认谁是指挥官。
天亮后，团正准备发起攻击，突然发现江东有敌人的数辆汽车和1辆装甲车，由南向北疾驰而来。巧合的是，从县里南逃的敌军多辆汽车、坦克刚好行至龙浦。于是，两股敌人在龙浦桥上迎面相撞，互不相让，乱作一团。
团趁乱发起攻击，占领了龙浦南北山头，并在团的配合下，截住了南朝鲜军第9师师部和第7师一部，俘敌余名，缴获汽车、坦克余辆，榴弹炮17门。
右翼12军按照作战计划，在突破昭阳江后，迅速攻占加里山，切断洪杨公路。
加里山位于朝鲜中部昭阳江南岸，海拔米，在群峦叠峰中显得高大突兀，是“三八线”的天然屏障。敌人在此严密布防，从江边到山根，15公里的山路上布满了雷区，在脊山顶的突出部建有交叉火力配置，只要是人能通过的地方，都设有鹿角和铁丝网。
12军决定由35师担任主攻，首先攻占加里山，切断洪川到杨口的公路，然后以一部分兵力控制住寒溪、长坪里地区要点，师主力协同34师，歼灭南朝鲜军第5师。为增强火力，12军特意给35师配属了3个炮兵营。
夺取加里山，事关能否将县里之敌包围。东线总指挥宋时轮给35师师长李德生下了死命令：必须一天一夜拿下加里山。
李德生果断下令：团向加里山攻击，团向寒溪、鹅湖、长坪里攻击，团为师预备队。他特意叮嘱团团长王西军：为减少伤亡，要单线接敌，拉大距离，伺机向两侧展开，寻找敌人弱点。
果然这是一块难啃的硬骨头。当团刚刚展开，敌人就开始实施疯狂的火力反击。空中F86战斗机，一次又一次地进行拦阻扫射轰炸，地面大口径火炮，在志愿军前进道路上织成一堵堵火墙。
根据战前敌情通报，加里山守敌是南朝鲜军，数量也不多。但当突击队3营7连和9连在自下村与敌人的警戒分队遭遇后，才发现这股敌人不是南朝鲜军队，而是美军。
战士们立即向美军发起了冲锋，干净利落地消灭了警戒分队，随后向纵深挺进7公里，攻占了敌人设在山腰的前哨阵地。这时通过讯问俘虏，得知驻守加里山的敌人是美军的2个营。
团的将士们义无反顾地向前冲锋，不少人中弹倒下了，负伤的躺在弹坑里喊着鼓动口号。脚下到处是雷区，过去的人就撒上一把炒面警示后面的战友。攻到半山腰时已近午夜时分。
王西军命令1营、3营立即向主峰发起冲击。由于敌人的火力凶猛，加之事先将山上的大树伐倒，形成一道密集屏障，上面布满挂雷和铁丝网，致使连续发起三次进攻均受阻，团伤亡过半。
强攻不行，只能智取。李德生在电话中命令王西军：从两侧上。王西军心领神会，立即给6连连长杨官保下达任务。杨连长组织火力，把敌人的注意力吸引到中间来，命令1排和3排沿加里山坡度最大、树林最密的西侧地带接近美军阵地。
战士们顺着山谷间的小路，向加里山主峰爬去。他们抓藤条、爬悬崖，过峭壁，犹如神兵天降般，手持钢枪出现在目瞪口呆的美军士兵面前。美军做梦也没有想到，志愿军会从他们头顶上下来。
战士们居高临下，一顿手雷砸过去，掀翻了敌人的地堡，接着左右夹击，发起猛冲，把敌人打得措手不及，弃阵而逃。6连攻占了加里山主峰高地。与此同时，1营3连也攻占了加里山东北坡的高地。
李德生命令团，抓紧改造利用美军的工事，准备抗击美军的反扑，必须牢牢守住这两个突破口。
果然，15分钟后，80多个美军在10多架飞机掩护下，向高地和高地反扑了过来。美军的炮火非常猛烈，把高地上的大树和巨石都炸飞了。3连和6连的指战员英勇顽强地击退了美军的数次反扑，牢牢守住了阵地。
天亮后，35师迅速向美军纵深穿插。团在大小平月附近遭遇法国营，展开激战。法国大兵自恃有飞机和坦克撑腰，向团多次发动攻击，但均被击退。
天黑后，团2营乘夜暗沿小路偷袭，法国营顿时乱了阵脚，被迫撤退。团迅速占领大小平川以东的高地和扇坪以北的高地，彻底切断了洪川到杨口的公路。
团越过加里山后，迅速占领毛老谷地区。盘踞在自隐里外围的美军，为夺回洪川到杨口公路的控制权，展开了疯狂的反扑。飞机轮番轰炸洪川到杨口公路两侧的高地，远程火炮不断对志愿军阵地轰击。
狂轰滥炸一番后，美军开始沿公路突围，以几十辆坦克打头阵，随后是多辆汽车。
敌人没想到，等待他们的，是志愿军团梅永红反坦克小组在公路上埋设的地雷。只听“轰、轰……”一连串的巨响，美军车队的前3辆坦克，被炸成了一堆废钢铁。后面的坦克急忙向公路两侧隐蔽，结果又被志愿军事先埋设的地雷炸报销了。
团和团乘势出击，一时间冲锋号响彻山谷，喊杀声漫山遍野。战斗异常惨烈。团一个连的干部在作战中全部伤亡，一时没有了指挥人员。
司号员张学才见此情景，对战友们说：“同志们，我是党员，大家跟我来，狠狠地杀敌人，为牺牲的战友们报仇！”他把全连剩下的20多个人分成两个班，继续坚持战斗。
美军抵挡不住，拼了命地向东南方向突围出去。35师迅速展开追击。团3连在攻占松谷台主峰后，发现主峰东侧还有多名美军正准备逃跑，就立即向这股美军发起了攻击。
1排坚守主峰阵地，从正面牵制住美军；2排迁回到美军侧背后，前后夹击，把美军包了“饺子”，俘虏美军多名。经过讯问才知道，这股美军是美军第2师第23团的一支掩护分队。
就在这时，12军34师也赶了上来。师长尤太忠指挥团和团，分别攻占了自隐里北侧的.4高地和.7高地，协同35师歼灭了美军2个营和法国营大部，击毁、缴获的坦克和汽车辆。
担任中央突破任务的27军，从西起大同里东至九万里间16公里宽的正面上实施突破，以一部直插砧桥一带，抢占要点，切断敌军的退路，割裂南朝鲜军第5师与第7师的联系，然后后会同友邻部队歼灭该敌。
战斗打响后，27军顺利突破南朝鲜军防线，于17日3时进占桃水庵、院巨里一线，一部攻占于论里附近地区。
为切断县里地区南朝鲜军第3、第9师的南逃通道，27军命令81师担任迂回穿插任务。
师长兼政委孙端夫亲自率领团2营为先导，由南朝鲜军第5、第7师的接合部摸入，沿于论里、新修谷、柏子洞向砧桥迂回。
途中，全营不停息地交互攻击前进，不惜伤亡、不为小股敌人所诱，猛打猛冲。经过大小18次战斗，于17日5时突入南朝鲜军纵深28公里，提前到达指定位置，抢占岩达洞公路两侧高地和砧桥、坊内里诸要点，并对南撤的南朝鲜军发起突然攻击，迫敌退回县里。
清晨时分，81师主力赶到，全部控制了砧桥、岩达洞、坊内里诸要点，从而完全切断了县里地区南朝鲜军向西南方向的退路。随后，81师会同60师在上南里地区，击溃南朝鲜军第5、第7师，全歼5个营0多人，缴获了大量装备物资，有力支持了县里地区围歼战。
至此，志愿军和人民军通力合作，对县里地区的南朝鲜军构筑了三层包围圈。核心包围圈围绕着后坪里、美山里、旺盛谷一线，由志愿军第20军1个师和人民军第5军团的1个师构成；中间包围圈围绕着坊内里、长津坪一线，由志愿军第27军1个师和人民军第2军团一部分兵力构成：外层包围圈围绕着长坪里、束沙里一线，由志愿军第12军1个师和人民军第2军团—部分兵力构成。
南朝鲜军第3、第9师等部的主力集结在广院里、三巨里一带。这里是内麟川和桂芳川汇合而形成的三角洲，也是开往苍村公路的始发战。
为避免被全歼，18日晨，被围县里地区的南朝鲜军第3、第9师分经龙浦、芳东里、镇东里向南及东南多个方向实施突围。
南朝鲜第3师第18团的一部和掉队人员，经过连夜行军到达苍村三巨里，黎明时分渡过桂芳川的刹那间，遭到志愿军的奇袭，0多人全被击溃。各部队的掉队人员混合在这个队伍中，没有人指挥，也没有人听指挥，完全是一群残兵败将。
这样一来，南朝鲜的撤退部队在三巨里分成三大群，第一群主力部队退往苍村、下珍富里；第二群退往三巨里、五台山、月精寺；第三群退往三巨里、小桂芳山、桂芳山。
这时，军团前方指挥所开进三巨里。在苍村撤退的第一群主力部队由副军团长姜英勋准将直接指挥，根据指挥部的指示首先南下到苍村。但这里已被志愿军占领，结果韩军更加四分五裂，为打开血路，弄得筋疲力尽。
南朝鲜军队没有粮食吃，只能到处找水喝。但到了山上找水也很困难，挖野菜充饥，个别人还吃了毒草而中毒。山里偶尔也有少数农民居住，因兵力太多，无法找到吃的，即使能找到一些充饥的，也只不过是玉米，惨不忍睹。
为防止南朝鲜军四处逃窜，志愿军第20军和人民军第5军团从两面进行猛烈夹击。
20军以60师主力，经大小开仁里向月屯谷前进，决心将敌围歼于内麟川以北地区；同时命令58师向县里地区攻击前进。
60师先头团于19日3时进至生屯里，强渡内麟川，俘敌百余人。11时，进抵月屯谷，并控制.4高地、.7附近高地。16时，团在小开仁里一线歼敌1个连。
58师团于18日11时攻占下德桥，迅速向县里进逼。但还是晚了一步，敌人除2个团南逃外，余部化整为零，分散窜匿于芳台山、主亿峰一带山林内。
为扩大战果，20军从19日拂晓开始，以主亿峰、芳台山为目标，进行重点搜剿，共俘敌余名，缴获南朝鲜军第3、第9师等部全部重装备，胜利结束围歼作战。
县里围歼战共歼灭南朝鲜军第3、第9师大部，击溃第5、第7师，并歼灭美军第2师一部，圆满完成了预定作战任务。