坐著看別人打仗，這對於部隊任何一級帶兵打仗的指揮員來說近乎是一種痛苦的懲罰。全線的戰鬥激烈展開之後，11月2日，吳信泉把軍指揮所移駐到了朝陽洞。這是在山上的一個雲母礦洞，吳信泉在這裏掛上了地圖，裝上了電話，繼續指揮戰鬥。
2日至3日，美騎兵第1師8團3營在飛機、坦克支援下，拚命突圍。敵人再次組織進攻時，變換了花樣，他們不再擁擠在一起，而是疏散隊形，三五成群地分車向前躍進。敵變我變，我炮兵趁敵人下車集結之際，配合步兵的猛烈反擊，使敵人的進攻一再受挫，美軍10多輛被炮彈擊中的坦克冒著濃煙癱瘓在路邊。
戰至5日晚，39軍將被圍之敵全部殲滅，雲山戰役勝利了。吳信泉率領39軍首次以劣勢裝備殲滅了具有現代化裝備的美騎兵第1師8團之大部，李承晚軍1師第12團、15團各一部及美軍2個炮兵營、1個坦克連大部，共斃傷俘敵2000餘名（其中美軍1800人），繳獲飛機4架，擊落飛機3架，擊毀、繳獲坦克28輛、汽車170輛、各種火炮119門，沉重打擊了敵人的器張氣焰。
美軍在雲山的慘敗，震動了美國朝野。杜魯門的女兒後來寫道：在朝鮮開始發生驚人事件，第8騎兵團幾乎潰不成軍。麥克阿瑟的繼任者李奇微承認：“中國人對雲山西麵第8騎兵團第3營的進攻，也許達成了最令人震驚的突然性。”“第8騎兵團在雲山總共損失一半以上的建製兵力和很大一部分裝備。”
雲山之戰也引起日本軍事家的興趣和稱譽。日本陸上自衛隊幹部學校將這個戰例作為模範戰例，收入《作戰理論入門》一書，作為軍官的基本教材。該書說：對中國軍隊來說，雲山戰役是與美軍的初次交戰，盡管對美軍的戰術特點和作戰能力還不十分了解，“還是取得了圓滿的成功”。其主要原因是“他們忠實地執行了毛澤東的十大軍事原則。對孤立分散的美軍集中了絕對優勢的兵力進行包圍，並積極勇敢地實施了夜間白刃戰”。
戰後一名美軍戰俘對我誌願軍指戰員說：“你們的炮火太厲害了，壓得我們抬不起頭來。” 一位美軍記者敘述雲山戰鬥時說：“美軍被這銳利的攻勢所震撼，他們從未經曆過這樣的戰鬥，這是一場中國式的葬禮。”
3. 在第二次戰役中，以軍事打擊和政治瓦解相結合，一個連的兵力在戰場上活捉美軍一個黑人連，逼得美軍改變了白人黑人分開的編製。
第一次戰役勝利後，為什麼不乘勝追擊，反而采取節節抵抗，誘敵深入，集中優勢兵力，各個殲敵的方針?彭總從分析敵情與我情入手，對此作了精辟的分析。
彭德懷認為，敵人雖然吃了敗仗，但主力還未被我擊破，我軍實力尚未完全暴露，敵人迷信其空軍威力，還未放棄進至鴨綠江邊的野心，很可能重新組織反攻。這就為我誘敵深入造成可能。另一方麵，我軍雖然旗開得勝，士氣高昂，但困難也不少。如部隊很疲勞，道路狹窄不易錯車，白日不便行動，夜間不能開燈，糧彈運輸困難，且冬寒將至，房屋既小又少，部隊長期露營，難於保存實力。根據上述情況，擬采取鞏固勝利，克服當前困難，準備再戰方針。在內線要點上，構築必要工事，如敵再進，讓其深入後殲擊之，較為有利。為此，他主張我軍主力後撤30至50公裏，讓敵更放膽深入，使敵人戰線拉得更長，便於我集中優勢兵力、火力，分割包圍，各個殲滅。
從戰場態勢看，敵人將大部兵力集中在第一線，證明敵人還是想進攻的。彭總提出的誘敵深入的方針，其好處是：運輸線短，減少給養困難；地形熟悉，敵情明了；敵兵力相對分散，有利我各個殲滅；敵後交通線易受我襲擊。將敵誘至大館洞、溫井、妙香山、平南鎮一線，放進來再打。彭總詼諧地說：讓它進來，反動輿論會有幾天囂張的。這沒有關係。隻要我們能打勝仗，即可一掃而光。如果敵人不進來，我們就隻有打出去。打出去的辦法：一是圍點打援，調動敵人，從運動中來殲滅敵人；二是集中兩個軍從德川打出去，直插順川、肅川。
誌願軍采取了一係列誘敵深入的措施，敵人錯認為我已潰不成軍。11月24日，不可一世的麥克阿瑟發動了所謂“聖誕節前返鄉”的全線總進攻，揮師20萬由東西兩線同時直撲中朝邊境。這一天，麥克阿瑟親赴前線部署，並令其總部發布公報：大規模的圍殲戰現在將要進入到決定性階段，現正在向敵人退卻道路開始總攻擊。
正如彭總所料，美軍總部和美、英、法等國的通訊社都毫不懷疑聯合國軍最後勝利即將到來，爭先恐後地搶著發出預言：美國和南朝鮮的部隊由於受到麥克阿瑟親臨前線指揮，可望在24小時內衝進共軍的主要防線。
按照彭總關於第二次戰役的作戰意圖，吳信泉對39軍作了這樣的部署：整個部隊奉命向後轉移，撤至泰川以東，雲山、妙香山以北地區組織防禦。泰川至雲山一線為115師，雲山至妙香山一線為117師，116師為第二梯隊。
當時，39軍有的同誌對向後撤想不通，吳信泉結合戰場形勢指出，第一次戰役，我們雖然取得了重大勝利，但還沒有把敵人打痛。現在第二次戰役彭總的戰略方針是誘敵深入，關門打狗。向後撤有兩種含義：一是示弱於敵，二是誘敵深入。彭總認為，第一次戰役雖然取得了重大勝利，但殲敵隻有1.3萬多人，敵人的主力損失不大，我們尚未打痛敵人。同時，敵人對我誌願軍出兵朝鮮的實力估計不足，仍然以為我們是象征性出兵。我們這麼一撤，就造成了敵人的錯覺，更加使他們相信我們兵力不足，才向後撤了。在這種錯誤的判斷下，敵人一定會向我們進攻的。因此，彭總把整個誌願軍的防線向北移動，要求各軍按入朝前安東會議確定的作戰部署，把部隊撤到泰川、雲山、妙香山、姚德以北地區組織防禦，把敵人放進來，形成關門打狗之勢。
這次戰役開始前，吳信泉吸取了第一次戰役部隊多遭敵人炮火和敵機轟炸的教訓，命令各師部隊進入防禦地區後，充分利用防禦區域山多林密的自然條件，在山棱線上，隻挖射擊掩體，在山的反斜麵上，隻挖防炮洞，不挖塹壕。當敵人進攻前實施空襲和炮火準備時，派戰士在單人掩體值班監視敵人，大部隊在防炮洞裏隱蔽起來。當敵人炮火轉移、步兵發起衝擊時，在防炮洞待機的幹部戰士便迅速出來占領單人掩體去打擊敵人。這樣，既可防，又可攻。敵人打我們打不著；敵人來了，也可以還擊。
11月25日，第二次戰役開始了。敵軍按照彭總“規定”的路線，進入了毀滅的巨網。誌願軍按照預定的作戰方案，在蒼茫的夜色中，向冒犯之敵展開了朝鮮戰場上的第二次反突擊戰役。黃昏時分，吳信泉命令3個師由泰川地區東進雲山、石倉洞、鷹峰洞一線，3個師分別阻擊龍山洞、寧邊、球場方向進犯之敵。
此次戰役，吳信泉的主要對手是美軍第25步兵師。美軍第25步兵師是1941年10月1日，為了適應對日作戰的需要在夏威夷建立的。它與24師是姊妹師，是美軍現役步兵師中建軍曆史最短的兩個師之一。它的前身是夏威夷師的第22旅(轄35團、27團)。該師成立後，一直在遠東、太平洋地區活動，從未到過美國本土。
朝鮮戰爭爆發後，美25師(當時轄24、27、35步兵團)於1950年7月18日在釜山登陸，隨即參加了釜山防禦戰役，被稱為在朝鮮“最優良的戰爭機器”。這個師標榜為“熱帶閃電師”，要求部隊保持發揚這種勇猛突擊的戰鬥作風。24團別號為“金龍團”，標榜這個團在八國聯軍侵略我國首先進攻北京。他們的團徽上還畫有一條金龍。
11月25日拂曉前，吳信泉命令115師的345團趕到上九洞，接替40軍的防務，但未能找到40軍的同誌。此時，美軍第25師24團先頭部隊占領了上九洞以西的222.3高地，正在向東北方向繼續推進。
在上九洞一條公路邊的小草棚裏，115師師長王良太正在召集3個團的團長部署戰鬥。
26日黃昏，115師師長王良太命令344團團長徐鵬，帶領部隊插到垌洞，夜裏12點鍾的時候，抓獲200個俘虜。
第二天零時30分，團長徐鵬在垌洞開設了團指揮所，徐鵬向各營營長命令道：“上九洞往前走公路有個隘口，這個隘口非守住不可，守不住，敵人就會從隘口跑掉！”
午夜時分，美軍第25師24團一個營的兵力乘10輛汽車從隘口向南逃去，被把守在隘口的344團2營堵住了。天亮前，又有40多個敵人從龜洞向隘口方向逃跑，被該營5連堵住了……
天亮了，從敵人陣地上走過來一群又一群的舉手投降的俘虜，344團團長徐鵬向115師師長王良太報告：“這一仗抓了180個俘虜，還差20個。”
一批美軍俘虜被帶到了344團的團部，他們每個人脖子上都掛著一個牌子，上麵有部隊番號、職務、姓名，幾乎都是美軍第25師的波多黎各人。
11月26日，誌願軍已在德川、寧遠地區打開了戰役的缺口。誌願軍司令部鑒於戰場情況發生了重大變化，為迅速擴大戰果，發展勝利，防敵逃脫，在當天下午3時，電令各軍立即包圍殲滅當麵之敵一部，並命令吳信泉率39軍作局部反擊，求得殲敵一部，牽製美25師東援，保障誌願軍主力在球場、德川地區殲滅更多的敵人。
吳信泉按照誌願軍司令部的命令，迅速調整了3個師的部署：115師主力由石倉洞、下九洞公路兩側向上九洞攻擊，並以一個團向九洞西羅漢峰攻擊，保障師左翼安全；116師主力由棲鳳洞、石陽裏向上九洞西南之上草洞、柴山洞攻擊，與115師會攻上元洞，並以一個團由雲山、上九洞實施正麵攻擊；117師經諸仁下洞、桂林洞向東攻擊，切斷敵南逃退路並向立石佯攻，保障116師側後安全。同時，以部分兵力占領五峰山，止敵人南逃北援。
此時，美軍25師第24團進至雲山東南的上九洞、杏亭洞、上草洞地區。堅守這一地區的116師347團2營營長李玉恒立即向團長報告。團長命令堅守在前沿的2營4連：“一定要把敵人這個連殲滅掉，絕不讓敵人突圍出去。”
連長張振東、副連長石萬海和指導員周鳳鳴接到命令後，迅速組織力量進行阻攔，4連的強大火力，把兩個美國兵打掉在水裏，其餘的掉頭往山上跑。張振東、石萬海和周鳳鳴從望遠鏡裏看到，敵人幾乎全部是美國黑人，已經驚慌失措和混亂動搖起來了，但是看不清這群敵人究竟有多少兵力。
周鳳鳴急中生智組織全連會英語的同誌開始向美軍這個黑人連喊話：
“美國黑人弟兄們!我們知道你們是被迫參加侵朝戰爭的，你們隻要放下武器，我們保證你們的生命安全!”
“黑人連的士兵們!你們不要繼續為華爾街老板們賣命當炮灰了，趕快投降吧!”
“被壓迫的黑人弟兄們!你們在美國社會中是受種族歧視的，在美國軍隊中你們仍然受種族歧視。我們中國人民誌願軍的俘虜政策，對待白人和黑人俘虜同等待遇……”