20軍各師行動迅速，第89師從柳潭裏西北方，利用夜晚黑暗做掩護，沿著山路接近美軍陣地；第59師向柳潭裏南麵的南山和德洞山口實施迂回，準備切斷可能從柳潭裏潰逃的敵軍退路；第60師從西側實施進攻，占領了富盛裏、小民泰裏一線，切斷了下碣隅裏敵人的南逃退路；第58師進至上坪裏地區，從東南西三個方向包圍了下碣隅裏之敵。
美軍遭到誌願軍猛烈的攻擊後，為了打破被分割的狀態，溝通起各部之間的聯係，奪回失去的陣地和主動權，從28日拂曉開始組織力量反擊，集中兵力連續不斷地向誌願軍的陣地發起攻擊。下碣隅裏和柳潭裏之敵從東西兩側攻擊第59師堅守的死鷹嶺、西興裏陣地；古土裏之敵攻擊第60師小民泰裏、富盛裏一線陣地。
經過兩天的激戰，誌願軍第9兵團進一步查明，當麵的東線敵人比原先估計的數量多出一倍。
為了集中兵力各個殲滅敵人，第9兵團司令員宋時輪決定，改變原來的作戰計劃，放棄先打美軍陸戰1師的想法，首先集中絕對優勢兵力殲滅新興裏之敵，爾後再轉移兵力逐個消滅柳潭裏、下碣隅裏之敵。
新興裏戰鬥曆時五天五夜，彭德清率領的第27軍取得了重大勝利，美軍步兵第7師31團、32團1營和炮兵第57營，幾乎被27軍全部殲滅。接下來，就要重點消滅柳潭裏、下碣隅裏之敵。
柳潭裏，位於長津湖以西約10公裏，坐落在一個由五座山峰環抱的山間盆地上，這五座山峰按照其與柳潭裏的位置關係依次被稱為北山、西北山、西南山、南山和東南山，長津湖從北山和東南山之間延伸到柳潭裏。而在柳潭裏周圍，除了這五座山峰外，還有大片連綿起伏的山地，這些山地則以其海拔高度被分別命名為1271、1282、1240、1276高地。
此時，美軍在柳潭裏的部隊共有陸戰5團3個營、陸戰7團2個營又1個連，第11炮兵團的2個營又2個連。其中，陸戰7團將柳潭裏地區全部兵力的一大半10個步兵連，環繞柳潭裏建立起環形防線，在柳潭裏東南地區開設炮兵陣地，將第11炮兵團第1、第4營和第3營的兩個連共8個炮兵連合編為炮兵群，火炮炮口全部指向敵人認為威脅最大的西方和西南方。
11月27日晚，在一陣密集炮火轟擊之後，張翼翔指揮20軍59師和27軍79師的部隊，冒著冬夜刺骨的寒風，同時向柳潭裏美軍發起了總攻。擅長穿插的59師，發揚優良傳統和作風，迂回到柳潭裏以南，準備切斷柳潭裏美軍南逃的退路。同時，以攻堅見長的79師則同時展開3個團從北向南攻擊柳潭裏。
戰鬥開始後，敵我雙方打得異常激烈，79師取得了一些進展，從北麵對柳潭裏之敵形成了巨大壓力，但也付出巨大代價，有約5個營的兵力失去了戰鬥力。而第59師175團在攻奪柳潭裏與死鷹嶺之間的1419高地的戰鬥中，也付出了很大的代價。
1419高地在死鷹嶺的西北方向，靠近柳潭裏，是死鷹嶺地區的一個重要的製高點，緊靠著閑下裏，柳潭裏之敵南撤逃跑時必須經過這裏，總攻戰鬥打響時，必須要把這個高地拿下來。第59師175團2營承擔了這個光榮而艱巨的任務。
該營以4連作為前衛，悄悄地摸到了1419高地的半山腰。衝在前麵的戰士耳邊傳來風雪的呼嘯，中間夾雜著呼嚕呼嚕的打鼾聲，卻看不到人。原來美軍士兵在地上挖了一個淺坑，鑽進睡袋之中正在睡覺。美軍士兵在睡袋上麵鋪了一塊防雨布，已經積了厚厚一層雪，很難被發現。戰士們一腳踩在睡袋上，美國兵被這突如其來的打擾所驚醒，裹著睡袋亂滾亂叫。戰士們就勢把睡袋中的敵人一個個消滅了。轉瞬間，2營順利地占領了1419高地，截斷了柳潭裏敵人南逃的道路。
敵人為了打開南逃的通道，拚死也要奪回1419高地。被到處分割的美軍，動用飛機大炮，開始向4連控製的陣地進行反攻，試圖用鋼鐵攻勢摧垮4連的防守，戰鬥進行得十分激烈。4連的戰士們打退了敵人的一次次進攻，但自身的傷亡也很大，許多戰士的槍打壞了，子彈打光了，手榴彈剩下的也不多了。戰鬥進行到下午，陣地上能夠堅持戰鬥的戰士已經剩下的很少，防守工事也多數被敵人的炮火摧毀，1419陣地被敵人占領。
“白天丟失的陣地，必須在夜間反擊奪回來！”這是第59師師長戴克林下達的命令。軍、師領導決定，派出師預備隊的176團2營5連重新奪回1419高地。
5連連長劉福全迅速調整全連力量，第1排為主攻，從兩側向敵人偷襲，重機槍以火力掩護第l排強攻，第3排擔任警戒，保障全連側後的安全。為了適應雪地環境的自然地貌，他要求所有的戰士反穿棉衣以作偽裝。第1排強攻開始後，全連戰士協調配合，很快攻占了敵人的第一、二道防線。
失去陣地的敵人感到了巨大的威脅，反撲一次比一次猛烈。在5連陣地前的山坡上，橫七豎八地躺著被擊斃的美軍士兵屍體。經過反複的戰鬥，5連的情況也十分危急。
意想不到的事情發生了，由於大風把山頭的積雪都刮光了，誌願軍戰士白色的衣服顯得格外的耀眼，加上未能及時地進行偽裝以適應地貌，全連戰士遭到敵人的火力殺傷，減員很大。連長劉福全不幸犧牲。戰士們從犧牲和負傷的同誌身上取下手榴彈，在子彈打光的情況下，僅僅憑借著手榴彈和槍榴彈又打退了敵人的兩次進攻。
當5連正在搶修工事、組織人員收集敵人遺棄的武器彈藥進行補充的時候，敵人憑借主峰和西北側防線的火力掩護，開始拚命地向5連的陣地進行反撲。敵人在密集火力的掩護下，集中了更大的兵力多次反撲，將成排的手榴彈投向5連的陣地。對此，5連的戰士們毫不畏懼，奮不顧身地將手榴彈抓起拋回或踢開，與敵人展開了一場手榴彈戰。
敵人一次又一次的進攻被打退了。
至30日，在爭奪1419高地的戰鬥中，第59師打退了敵人的十幾次進攻。
12月1日拂曉，美軍陸戰7團第1營派出了一個連開始對1419高地發起進攻。經過整整一個上午的戰鬥，第59師176團的戰士們克服種種困難頂住了美軍瘋狂的攻擊。中午，敵人再一次加派了一個連實施進攻。抬眼望去，在1419高地前的山坡上，到處都是美軍士兵黃綠色的野戰軍服，山坡上雜草叢生，給美軍士兵的攀登帶來了很大的方便。天空中，增援的美軍飛機不斷俯衝投彈、掃射，美軍的榴彈炮、迫擊炮也集中火力向著1419高地狂轟濫炸。整個高地變成了一片火海。麵對敵人瘋狂的進攻，誌願軍戰士們不慌不忙，沉著應戰，給敵人以極大的殺傷；但是，由於補充兵力不足，陣地上的戰士們勢單力寡，仗打得越來越吃力。戰至下午16時，守衛陣地的戰士全部犧牲，陣地再次失守。
在此關鍵時刻，第20軍59師師長戴克林迅速組織了175團和176團共5個排的部隊進行反擊。美軍在1419高地上布置了強大的火力，暴雨般的子彈打在誌願軍戰士前麵的雪地上，雪花四處飛濺。戰士們一個個倒下了，在隻剩下兩名戰士的時候，他們兩個仍然繼續往前衝。他倆挖開積雪，做了一個掩體，瞄準敵人射擊，終於堅持到後續部隊到達陣地，175團又奪回了1419高地。
12月2日拂曉，美軍集結了坦克，在飛機的掩護下，以陸戰1師第7團為進攻力量又向1419高地卷土重來。40多架B—25重型轟炸機把成噸的重磅炸彈向高地傾瀉，野馬式戰鬥機則不停地向高地俯衝掃射，美軍的各種火炮也不斷向高地發射炮彈，誌願軍陣地頃刻之間變成了一片火海。在美軍的猛烈攻擊之下，陣地又一次失守了。此後，175團雖然又組織了反擊，但由於敵人的火力太猛，而175團的傷亡較大，難以組織起有效的攻擊。175團組織的最後一次反擊是由2營副教導員和6名戰士進行的，戰至最後，無一人生還。第175團2營的勇士們，在爭奪1419高地的過程，英雄壯舉感人至深、可歌可泣，他們用青春和熱血書寫了人生壯麗的篇章。
在175團2營的精神鼓舞下，第59師其他部隊的進攻取得較大進展，175團於27日當夜占領了1542、1581.2、1419.2、1357.4高地。第177團攻占了新興裏至西興裏一線高地，在死鷹嶺激戰一整夜，於28日淩晨3時攻占主峰1519高地，殲滅美陸戰l師第7團2營一部。第176團在豐流裏地區完成掩護友鄰展開任務後歸建，接替了第175團部分陣地，並占領了1425.5、1408、1229.1高地，先後擊潰敵人五次反擊，鞏固了陣地。戰至當夜，師指揮部已進入黑水洞。至此，第59師控製了西興裏公路及其兩側高地，奪取了戰略要地死鷹嶺，割斷了柳潭裏與下碣隅裏敵人的聯係，構成了對柳潭裏地區的合圍態勢。
至28日黃昏，美軍陸戰1師所屬兵力被分割在柳潭裏、德洞山口、下碣隅裏、古土裏和真興裏等五個孤立的地域，處於非常不利的態勢，美陸戰5團和陸戰7團已經開始做向南撤退的準備。
陸戰1師師長史密斯見情況不妙，便命令柳潭裏的陸戰7團向南攻擊，打通與下碣隅裏的聯係，命令陸戰5團停止執行向西進攻的原定計劃，轉而堅守柳潭裏。但是，由於誌願軍的頑強阻擊，陸戰1師企圖打通古土裏、下碣隅裏與柳潭裏三地之間聯係的努力均未得逞。
鏖戰至11月30日，在誌願軍的強大壓力下，當日下午，美軍第10軍指揮部命令陸戰1師變更原來的突擊部署，兩個團同時向下碣隅裏方向後撤。同時，陸戰1師也下達撤退命令，從即日起，借助強大地空火力的掩護，分頭突圍南撤。
12月1日上午，美軍陸戰5團的3營和1營開始按預定計劃撤退，由此，拉開了美軍失敗之後大逃亡的序幕。
繼柳潭裏美軍開始突圍後，南朝鮮軍隊的首都師和美軍第7師第17團也相繼開始向鹹興後撤，社倉裏的美軍第3師第7團也開始南撤，東線美軍已經開始全線後撤。
12月2日中午，中央軍委電示誌願軍總部及第9兵團：“爭取於今明兩晚基本解決被我包圍之陸戰1師等部最為有利，在未解決戰鬥前，望切實注意加強黃草嶺南北之阻援與阻止突圍之敵力量。”
根據中央軍委和誌願軍總部加緊解決被圍之敵的指示，宋時輪決定投入第9兵團全部兵力，圍追堵截，殲擊長津湖地區之敵。為此，第9兵團重新調整了兵力部署，將張翼翔的20軍59師劃撥給27軍，全力圍殲柳潭裏突圍之敵，20軍58師和60師迅速前出黃草嶺，20軍89師一部警戒社倉裏，主力前出至黃草嶺以南，會同58師和60師阻擊美軍的南逃北援。要求第59師堅守1419高地和死鷹嶺，堅決阻敵南撤。
3. 激戰死鷹嶺，誌願軍在險要的地形和惡劣的天氣中，打退敵人數次瘋狂進攻，戰鬥結束僅剩下60餘名戰士，全部被凍僵在陣地上。
陸戰1師這個驕橫一時的美軍王牌勁旅開始撤退了，該師位置最為突出的柳潭裏部隊率先後撤。陸戰1師根據美第10軍的命令，柳潭裏的兩個團同時而且迅速撤至下碣隅裏，為了保證撤退行動成功，在柳潭裏的陸戰7團和陸戰5團必須先撤，陸戰7團3營首先撤下來，作為攻取後撤出發陣地的主攻部隊，在柳潭裏以南約4公裏處集結。陸戰5團的2營和3營也隨之將防線後撤，既保持戰線完整同時也收縮防線，為後撤行動做準備。