238團發現了美31團的榴彈炮陣地，戰士們用機槍掃，用手榴彈炸，使美軍的榴彈炮成了一堆廢鋼爛鐵。在向敵榴彈炮陣地發起攻擊的戰鬥中，湧現出了著名的戰鬥英雄孔慶三。這位1926年出生的山東漢子， 參軍一年半即加入了中國共產黨，時任第80師炮兵團92步炮連班長。戰鬥激烈進行中，238團8連被一占領獨立家屋之敵的密集火力攔阻。突上去1個班，在敵火力中倒下，幾次爆破都未成功。孔慶三他們班奉命摧毀步兵分隊幾次爆破未成的敵火力點。由於敵前沿有1座小山崗遮擋，無法直射。孔慶三果斷決定，將炮彈殺傷半徑為25米的92步兵炮推到距射擊目標隻有20米的小山崗。由於天氣嚴寒，地麵冰凍堅硬，敵火力猛烈，無法構築陣地，炮的右駐鋤懸空，無法射擊。在這緊迫的關鍵時刻，孔慶三毫不猶豫地毅然臥倒，用鐵鍁逼住一個炮腿，壓在身下，再用肩膀頂住另一炮腿駐鋤，厲聲命令炮手立即開炮。“轟”的一聲，將獨立家屋敵火力點摧毀，消滅了30多名敵人，8連順利地攻占了敵人陣地，為全殲新興裏守敵開辟了一條勝利的道路。但孔慶三卻因受到火炮巨大後坐力的撞擊，腹部又中了一塊彈回的彈片而壯烈犧牲，獻出了寶貴的生命。戰後，誌願軍總部給他追記特等功一次，並授予“一級英雄”光榮稱號。
戰至次日天將亮時，槍聲漸漸稀疏下來，238團的戰士們爬上新興裏旁的一座山頭，用望遠鏡向山下望去，發現凹地中一座房子附近有一群美軍在活動。他們立即將4門迫擊炮抬到山上，每門炮帶了10發炮彈。4門迫擊炮瞄準了山下的目標進行齊射，40發炮彈接連砸下去，美軍死傷慘重。
第240團在三麵受敵人夾擊的不利形勢下，先攻下敵人一獨立家屋，殲敵十餘人，又打掉敵營指揮所，斃敵數十人，繼而攻下1324高地，殲敵100餘人，切斷了新興裏與內洞峙之敵聯係。
第239團攻占1200高地後，隱蔽進至新興裏東山，發現山腰幾頂帳篷內大約有一個排的美軍正在睡覺，戰士們一齊開火。頃刻，30幾個美軍統統回了“老家”。另一部分兵力從側翼迅猛向裏穿插，當他們進至該山的另一側時，隻聽見前麵房子裏的敵人一個勁兒地朝他們叫喊。於是，他們輕重機槍一齊開火，把敵人撂倒了一片。負隅頑抗之敵，被指戰員一一消滅。午夜時分，各種輕重武器響成一片。黑暗中，彈片橫飛，子彈穿梭。向敵衝鋒的該團指戰員一個個倒下了，伏在一塊石頭後麵的戰士們，也被猛烈的敵火打得抬不起頭來。該團4連連長火了，他向班排長們打了幾個手勢。平時配合默契的部屬們立即明白了他的意圖：除在正麵留少數人員繼續牽製敵人外，各班迅速散開，向前麵的9座獨立房屋包抄過去。不一會兒，有兩個戰鬥小組進至敵人第一座獨立房屋的射擊死角內，他們將一顆顆手榴彈從門窗向屋中投去，有的還趁機端槍向裏猛掃。用這樣的打法，4連奪取了敵人的多座獨立房屋。當收繳戰利品時，戰士們發現，各屋均有電話機、報話機，牆上還掛著作戰地圖，地上還有未及燃盡的作戰文書，敵一上校軍官也橫屍屋內，後來證實，該上校軍官為敵31團團長麥克萊恩，此處正是敵人的步兵第31團指揮所。
此時，第242團占領了1221高地，控製了公路，切斷了敵退路，並截獲汽車11輛。該團占領1221高地高峰及西南高地，卡住了敵人退路。
經兩天兩夜的戰鬥，“北極熊團”遭到創建以來最嚴重的打擊，損失慘重。新興裏之敵被合圍於1平方公裏的狹小區域內，敵人處於不利態勢。第80師也在嚴寒、饑餓、疲勞和武器彈藥嚴重匱乏的極端不利條件下，付出了巨大的代價，戰鬥傷亡及凍傷減員過半。但指戰員吃炒麵、吞雪團，士氣仍然十分高漲。
美軍害怕夜戰，一到夜晚，失去空中和地麵強大火力支援的“北極熊團”就真的“熊”了，你打他藏，加之敵團部又被我軍意外殲滅，因而，該團當夜沒能組織有效反擊。彭德清命令第80師，嚴密監視敵人動向，切不可麻痹大意。
果然，天亮後正當戰士們打掃戰場之際，新興裏各角落和附近山溝突然冒出大量美軍，並向誌願軍正在打掃戰場的部隊發起進攻。原來，“北極熊團”失去了空中和地麵強大火力支持後，該敵當夜沒能組織有效反擊。但“北極熊團”到底是一支老牌勁旅，應變能力很強。天一亮，他們便開始有組織地進行反撲了。
第80師攻占了新興裏部分陣地後，即誤認為“敵已大部被殲，隻待天明打掃戰場”，其實敵人大部分兵力借夜色而掩護著。
得此情況後，彭德清估計美31團到了最後關頭一定會拚死頑抗，遂決定調第81師主力協同 80師合殲新興裏地區之敵。彭德清立即命令以第81師(缺第243團)會同第80師圍殲新興裏之敵，第79師暫停進攻，積極鉗製敵人，鞏固陣地，並將第94師調往柳潭裏，待新興裏之敵被殲後，再合力聚殲該敵。
29日上午，第80師和第81師從四麵同時向新興裏之敵發起猛攻。30日夜，天降大雪，氣溫繼續下降，第27軍戰士凍傷減員繼續增加。午夜，彭德清命令第80師和第81師241團，向“北極熊團”發起第三次攻擊。攻擊中，各突擊部隊冒著槍林彈雨，奮勇作戰。至12月1日淩晨，先後突破敵人前沿陣地，與敵展開逐壕逐屋的反複激烈爭奪。
11月30日，第9兵團副司令員陶勇親臨新興裏，與彭德清一起指揮80師和81師主力和27軍炮兵，從東、西、南、北四個方向同時向新興裏之敵猛烈攻擊，戰士們蜂擁衝進美軍的坦克防禦圈內，與美國兵血肉相搏。
12月1日天亮後，敵被壓縮於狹小地域，彭德清命令各部隊白天繼續攻擊，以求將敵全殲。敵傷亡慘重，待援無望，於11時在40餘架飛機、10餘輛坦克掩護下，向第81師242團陣地突圍，81師242團在敵人突圍正麵頑強阻擊，給其大量殺傷，但未能堵住敵人。
當時，最令誌願軍官兵頭痛的是敵人的坦克。因為當時誌願軍隻裝備了少量的火箭筒，更沒有打敵坦克的經驗，所以敵人坦克對誌願軍威脅最大。戰士們急中生智，發明一係列打敵坦克的“高招”：242團9連副班長葉永安受命帶領一個小組前去打敵坦克。當敵4輛坦克進至距誌願軍陣地約40米時，葉永安率戰士們快速匍匐前進。在距敵坦克約20米處時，葉永安一躍而起，撲向敵坦克前麵一輛被打壞了的吉普車，並迅速澆油點燃了它。大火擋住了敵坦克的去路。葉永安趁機用一排手雷將第一輛坦克擊毀。接著他們向第二輛坦克衝去。當敵坦克駕駛員伸出頭來窺視時，跟隨而來的戰士一躍爬上坦克，對準頂蓋口投進一顆手榴彈。“轟”的一聲，第二輛坦克癱瘓了。接著，他們又向第三輛坦克衝去，就勢甩出一顆手榴彈。葉永安趁著爆炸煙幕升起的瞬間，抱起炸藥包飛身撲過去……敵坦克被炸斷了履帶。就這樣，他們機智勇敢地一連炸毀敵四輛坦克，為戰鬥的勝利立下了突出的戰功。
在追擊戰鬥中，80師和81師在傷亡慘重，有些團隊在隻剩幾十個人的情況下仍然堅持戰鬥，冒著敵機轟炸奮勇投入追擊，沿途圍追堵截。在追擊逃敵戰鬥中，廣大指戰員“輕傷不下火線，重傷不叫苦”。80師240團7連5班長隋春暖的腳趾在入朝時因凍傷已爛掉了兩隻。為了不“泄密”，他悄悄地用布裹好腳一直隱瞞著。這次追擊戰中，他忍著劇痛率領全班迂回9.5公裏，切斷了敵人的退路，為全殲逃敵作出了貢獻。後來，他右臂又負了傷，仍勇猛地跳上汽車與敵肉搏。他一人就斃敵10餘名，俘敵5名，繳槍5支。
這時，殘敵突破81師陣地後繼續南逃。
彭德清命令80師立即轉入追擊和堵截戰鬥。第80師展開火力向突圍之敵密集隊形猛烈射擊。第80師各團，不顧敵機轟炸掃射，依托公路有利地形，從敵側翼、後尾、正麵猛烈衝擊，將敵大部殲於新興裏。
12月1日黃昏，“北極熊團”殘部在80師和81師的猛烈打擊之下已潰不成軍，走投無路之下，在十幾輛坦克掩護下企圖越過冰封雪蓋的長津湖逃走，塞滿了美國兵的一輛輛汽車在越過長津湖時，湖麵坍塌。接任團長指揮的弗恩中校等一部分美國兵被淹死，有的踏落湖水中後被凍溺而死。天黑以後，另有約400餘人的較大一股殘敵，乘數十 輛汽車、坦克繼續向南逃竄，剩下的不到幾百人，剛跑到後浦裏、泗水裏地區，又撞在81師的設伏網上，全部就殲。當一小股敵人逃至一窪地時，被80師戰士迎頭截住，經數小時短兵激戰，殘敵悉數被殲。至此，組建於第一次世界大戰時期，曾被授予“北極熊團”稱號之美7師第3l團和32團1營、師炮團57營共3191人，全部被殲。該團官兵300餘人成了俘虜。
第57炮兵營營長雷·恩布利後來曾回憶道：“中國兵人數這樣多，如此頑強反複進攻的事我從未見過。他們冒著嚴寒和陸戰隊的炮火源源而來，其視死如歸的精神令陸戰隊員們肅然起敬！對這場戰鬥，我感覺是強烈的，因為我失去了很多戰友。我們傷亡慘重。我從未見過像這樣的戰鬥。我曾經在二戰中，遇到過德軍在阿登的最後一次大反攻，但也不似長津湖之戰這樣激烈，那情景真是不堪回首。”
圍殲“北極熊團”的戰鬥結束後，戰士們在打掃戰場時撿到一麵旗子，這麵旗子為藏藍色底，中部繡有彩色圖案，圖案中央為一隻鷹，其兩爪一抓橄欖枝，一抓一束箭；鷹的上方為一隻北極熊的圖案，即是“北極熊團”稱號的標誌；下方為一條黃色勳帶，帶上為英文番號，翻譯後是“第31步兵團”。如今，這麵旗子已成為國家一級文物，被中國人民革命軍事博物館收藏。
美軍“北極熊團”在第二次大戰期間，曾參加過太平洋戰場上的阿留申群島、馬紹爾群島和衝繩島等戰役，是陸軍中戰鬥力較強的團隊，最終在朝鮮北部的冰天雪地中遭到了慘敗的命運，全團覆滅，軍旗被繳，團長被斃，為美軍曆史上絕無僅有。美軍從此撤銷了步兵31團的番號。它標誌著這個曾經不可一世的“王牌”團番號，從此永遠地消失了。
戰鬥結束了，新興裏這塊不大的地方，已幾乎被夷為平地。由於敵我反複在此村進行拉鋸式的肉搏戰，戰鬥呈膠著狀態，所以許多地方敵我屍體都混在一起。從陣地上屍體的各種姿勢，即可看出雙方生前廝殺的激烈。在爭奪的要害陣地上，屍體已堆積成了小矮牆，顯然是敵我雙方都曾利用對方屍體作為掩護自己的屏障。
美軍王牌“北極熊團”全團被殲，英雄的27軍也付出了慘重的代價。雖然新興裏之戰中27軍的傷亡數字沒有確切統計，但在第二次戰役中27軍傷亡較大，凍傷減員較多。