溫玉成帶領第40軍，作為誌願軍的右縱隊擔任突破任務，指戰員們要冒著敵人的炮火，奮勇徒涉冰冷刺骨的臨津江和漢灘川。
誌願軍的炮火延伸過後，一顆紅色信號彈升上天空。溫玉成命令右翼的119師率先發起衝鋒，355團團長李冠智率突擊營迅速攻上了臨津江南岸，敵人自我吹噓的“銅牆鐵壁”、“天然屏障”，頃刻之間便土崩瓦解了。該師356團突破敵灘頭陣地的戰鬥也非常激烈，1營和3營像兩支利箭同時向對岸發起衝擊，戰士們砍開鐵絲網，衝過300米開闊地，很快占領了敵人陣地。
在119師發起衝鋒的同時，左翼的118師也開始強渡臨津江，118師當麵那段臨津江沒有完全封凍，江心波濤翻湧，急流滾滾，配屬該師的炮兵29團途中遭到空襲未能及時跟上，師長命令戰士們用手中的輕武器和炸藥包、爆破筒，與敵人逐山逐堡較量爭奪。118師在拂曉突破江防之後，敵人陣營大亂，在飛機掩護下，乘汽車狼狽向南瘋狂逃竄。
溫玉成看到119師與118師都已突破臨津江和漢灘川，119師已進到指定位置東豆川裏以西的安興裏、上牌裏，並以1個連占領了東豆川裏東山，客觀上形成了兩個師南北夾擊，殲滅南朝鮮軍6師的極好機會，他命令兩個師加速向前推進，但因通訊聯係不暢，具體情況不明，未能構成嚴密的堵擊陣地，形成了缺口，致使南朝鮮第6師大部得以脫逃。
1951年1月2日，李奇微設置的兩道防線全麵崩潰。南朝鮮軍在“三八線”防線上的部隊爭相南逃，整個防線便土崩瓦解了。
1月3日，李奇微看到漢城正麵吃緊，東部側翼又完全暴露，擔心誌願軍會實施深遠包圍，使之處於絕境，他還擔心如果漢江上僅有的西座浮橋被大塊大塊的浮冰衝散的話，10多萬“聯合國軍”同他們的全部重裝備就會擁擠在漢江北岸一個狹小的橋頭堡內背水作戰。於是，他命令除以一部兵力在漢城以北高陽、道峰山、水落山一線進行掩護外，其餘部隊迅速南撤，李奇微親自趕到漢江大橋橋頭指揮撤退。他甚至下令，可以向不聽招呼想通過橋梁和要道的難民直接開槍。其實，頭一天還在以漢城城防“固若金湯”、“萬無一失”的大話來安撫人心的李承晚已於這一天清晨帶著家小飛到了釜山。在“聯合國軍”大部撤出漢城後，李奇微命令其最後撤走的部隊用來不及運走的汽油、炸藥對漢城、仁川、金浦機場等地進行了大破壞。
彭德懷司令員看到“聯合國軍”和南朝鮮軍無意組織抵抗逃跑甚快，有可能放棄漢城或遲守漢江南岸或繼續南逃，隨即決定乘勝展開追擊，擴張戰果。命令第40軍所在的右縱隊與朝鮮人民軍一起，立即展開追擊行動，相機占領漢城、仁川、水原、楊平。
1月3日晚，誌願軍和人民軍各軍(軍團)轉入追擊作戰。溫玉成命令40軍預備隊120師投入追擊戰鬥，該師360團南渡漢江，一直追擊到水原地區。40軍與誌願軍兄弟部隊並肩作戰，在炮兵強大火力支援下，一舉突破了“三八線”，解放了漢城（現今更名為首爾），並把戰線向南推進了80至110公裏，給了敵人又一次沉重打擊。
這時，彭德懷鑒於“聯合國軍”和南朝鮮軍似在有計劃的撤退，有誘使誌願軍和人民軍深入後實施側後登陸進行南北夾擊的企圖，為了避免前進過遠陷於不利地位和及時開始下一步作戰準備工作，當即決定停止追擊，結束這次戰役。
第三次戰役是誌願軍在朝鮮戰場進行的一次大規模進攻作戰。在這次戰役中，溫玉成率領第40軍與誌願軍兄弟部隊齊心協力，並肩進攻，經過連續十晝夜的奮戰，斃傷俘敵1.9萬餘人，粉碎了麥克阿瑟據守“三八線”，整頓軍隊，準備再犯的企圖。
這次戰役，第40軍是在已經連續進行過兩次戰役，未得到休整補充，部隊相當疲勞加之戰線南移、運輸線延長，供應更加困難，而且第一線兵力也嫌不足的條件下進行的，40軍全體將士打得英勇頑強，取得了驕人戰績。
但也應看到，在這次戰役中，除位於第一線的南朝鮮軍隊遭到誌願軍沉重打擊外，美英軍隊並未受到嚴重損失。李奇微不甘心其失敗，在戰役結束後不到兩周，便向誌願軍發起了全線反擊。
這次發起的反擊戰，李奇微總結了前三次戰役的經驗和教訓。他發現了由於美軍的空軍優勢，使得誌願軍的物資運輸極端困難。糧食和彈藥主要靠步兵自己身背肩扛，一旦糧彈耗盡，隨即停止進攻，他稱誌願軍的進攻隻能是“禮拜攻勢”。針對這種實際情況，他決定采取“磁性戰術”和“火海戰術”。黏住誌願軍不放，充分發揮美軍現代化陸海空軍的優勢，與裝備落後的誌願軍和人民軍部隊“大拚鋼鐵”，妄圖在戰術上置誌願軍以不利地位。美第8集團軍司令李奇微在加緊布置縱深防線(包括釜山一帶防線)以作退守之計的同時，積極地整頓組織，調整部署，並利用各種手段包括他本人親自乘飛機到前沿陣地進行偵察，以求弄清誌願軍和人民軍的情況，實現其上任時所作的“一旦實力允許便立即發動攻勢”的許諾。
從1月15日開始，美軍在水原至利川之間開始試探性進攻。每天以多路小股的形式，用汽車搭乘步兵並配合少量坦克，在寬大正麵進行威力搜索。一周之內，美軍的小分隊即多次進出烏山裏、金良場裏和利川。之後，又把這種活動擴大到原州、寧越一帶。經過不斷偵察與反複試探終於發現誌願軍越過“三八線”以後，由於運輸線延長，補給更加困難，甚至認為誌願軍“已落到不能有效地進行作戰的地步”，李奇微決定乘誌願軍疲勞、補給困難之際，立即開始其“重新打回‘三八線’去”的進攻。
1月25日，李奇微指揮“聯合國軍”和南朝鮮軍隊，開始了由西到東的全線進攻。
鑒於形勢緊急，彭德懷司令員決定誌願軍各部隊於1月27日停止休整，準備作戰。正在進行中的誌願軍高級幹部會議隨即改為準備進行第四次戰役的動員會議，誌願軍司令部決定，第四次戰役分為東西兩線作戰。
溫玉成率領的第40軍位於東線，由鄧華副司令員指揮，共轄39軍、40軍、42軍、66軍，於東線的龍頭裏、陽德院裏、洪川、橫城以北地區集結，準備向原州、橫城方向實施反擊，相機殲敵。彭德懷司令員預計，如果誌願軍在東線反擊得手，可從側翼威脅西線敵人主要進攻集團，製止其進攻；如反擊不利，則轉入運動防禦，掩護誌願軍戰略預備隊開進，給敵人以堅決回擊。
接到命令後，溫玉成率領40軍從2月6日開始出發，夜行曉宿，於2月9日晨，進至洪川西南之花田惶、陽德院裏集結。
2月9日，美第2師一部及法國營進至砥平裏，南朝鮮第8師、第5師進至橫城以北；南朝鮮第7師、第9師和首都師在大美洞下珍富裏、江陵一線。在整個戰線上橫城、砥平裏兩地區的敵人已處於突出的位置。根據這一情況，彭德懷司令員決定，立即對東線敵軍實施反擊。關於殲擊目標，先打砥平裏還是先打橫城則各有利弊。橫城地區之敵雖多，但戰力較弱又處於運動中，態勢更加突出，更利於圍殲，因此東線總指揮誌願軍副司令鄧華決定，首先對橫城地區之敵發起進攻，集中兵力殲滅南朝鮮軍第8師。
鄧華副司令員命令溫玉成指揮第40軍，在橫城西北的豐水院至大馬峙地段，向橫城西北之梨木亭、廣田地區之南8師實施正麵突擊。40軍的左鄰為66軍，右鄰為42軍，第39軍為東線集團的預備隊。
根據鄧華的戰役設想，溫玉成決定以118師和120師作為第一梯隊，並肩突擊，把主要突擊方向放在左翼的118師。為了加強第118師的實力，溫玉成把軍炮團、炮兵29團及119師的主力團355團都配屬給該師，命令118師在上花垡到大馬峙地段實施突破，全力向廣田和台鋒方向襲擊，從中路打亂敵人的部署，得手後繼續向橫城發展進攻。同時，也為120師增配了一個加強的炮兵營。119師在將355團配屬給118師之後，作為軍預備隊待命。
當晚17時，鄧華副司令員下達了東線各軍發起全線反擊的命令。第40軍的120在師長羅春生的率領下，向敵人發起衝鋒。按照溫玉成下達的任務，羅春生師長的部署是，以358團在右，奪取聖智峰，而後向豐水院、梨木亭發展；以360團在左，攻占800高地，而後向上花垡攻擊。用這兩隻鐵拳，砸碎敵人的兩座屏風。以359團為師預備隊。
358團向聖智峰發起攻擊，聖智峰山勢險要，易守難攻，形成了掩護敵軍集結和展開的天然屏障，扼守此地的是南朝鮮軍第8師10團。從聖智峰延伸下來的幾條山路，都窄得像魚背，陡崖壁立，林莽叢雜，惟有中間一條小路直通山頂。別無選擇，358團隻好在炮火支援下，沿山脊小路向上仰攻。
冰冷的寒夜裏，積雪沒膝，荊棘叢生。戰士們穿著薄薄的軍衣，迎著刺骨的寒風，手和臉都被劃破了，可誰都沒感到疼痛，繼續攀樹捋草艱難攀登。由於山高險陡，人站在山坡上稍一彎腰，嘴臉就觸到前麵的雪地。隻能背起步槍，手腳著地，四肢攀登。
358團的官兵迅速隱蔽地摸到山頂時，山上敵人還在避風的山窪裏睡覺。勇士們猛烈開火，衝鋒槍、手榴彈打得敵人死傷一片，鬼哭狼嚎，僥幸活命的連滾帶爬地逃下山去。晚上11點多，英勇的358團攻占了聖智峰主峰，搶占主峰的該團2營營長黃國忠直接打電話報告了軍長溫玉成。
溫玉成指揮120師358團攻打聖智峰的同時，該師360團也對800高地展開了進攻，3個營都投入了戰鬥，激戰到深夜，在兄弟部隊的配合下，終於突破了敵人的防線，拿下了800高地。
天亮之後，溫玉成指揮右翼120師直插梨木亭，左翼118師也向橫城逼近。11日夜裏，118師352團深入敵後25公裏，直插到廣田、台峰，然後回過頭來與353團和354團南北夾擊敵人，全師迅速靠攏集中，在戰役的大包圍圈裏又形成一個局部的圍殲戰。
根據當麵敵情、地形，第118師師長鄧嶽決定，以253團在左，354團在右，在上蒼峰裏至鶴洞之間，並肩突破南8師21團的防禦陣地。以352團為尖刀團，從兩個兄弟團之間穿插滲入敵人的防禦縱深，直插廣田和台峰。以355團為師的預備隊。
11日下午17時，溫玉成首先命令40軍炮兵部隊開始急襲，圍殲南8師的戰鬥打響了。在鄧嶽師長指揮下，118師左翼353團，突破敵人兩個連的防禦陣地，拿下了上高垡東山和東南山。右翼354團迂回殲敵一個加強連，攻占鶴洞南山。352團在敵軍前沿沒遇到抵抗，到達上榆洞溝口遭到敵人炮擊，部隊略有傷亡，但很快打退敵人的抵抗。
鄧嶽師長指揮353團、354團迅猛地向廣田推進，最後與執行包抄任務的誌願軍42軍和66軍在橫城以北會合，東西對進，南北夾擊，圍追堵截，戰鬥持續到12日下午3時結束，全殲了南8師全部和美2師一個營，共1.22萬人。橫城反擊戰大獲全勝，第40軍118師師長鄧嶽的尖刀戰術在這次反擊戰中獲得圓滿成功，榮獲誌願軍司令部的通報表揚。
橫城反擊戰結束後，誌願軍由進攻轉入運動防禦，邊打邊退，以空間換取時間，計劃抗擊敵人兩個月，以便集結兵力，囤積物資，置漢江於敵人背後，再行反擊。溫玉成率領40軍為第二梯隊，接替42軍防務後，在東起洪川北，西至座防山，南起洪川江，北到金化南的廣大地區運動防禦。
3月份的朝鮮大地，春寒料峭，殘雪未融，部隊正處在最艱苦、最疲憊、最困難的時刻。入朝時穿在身上的一套棉衣，一個冬天再沒脫過，棉褲的膝部和臀部都已經磨露，棉襖袖頭都已磨飛，裸露著半截胳膊。戰士們在惡劣的天氣條件下，用雙手掄鎬揮鍬構築工事，在石頭山上挖出了散兵坑、交通壕、機槍陣地，構築了掘開式的隱蔽部。
經過前幾次戰役的戰鬥，40軍的戰鬥減員尚未得到補充，一個班隻有三五個人，軍黨委號召部隊要敢於獨立作戰，以少勝多，創造獨膽英雄。溫玉成率40軍圓滿完成了42天的運動防禦，頂住了美陸戰1師、騎兵1師、24師、25師、南朝鮮軍第6師的各路進攻。經190次大小戰鬥，殲敵5000餘人，其中美軍4115名。
第四次戰役結束後，溫玉成率領40軍參加了朝鮮戰爭的第五次戰役，英勇的40軍擔當中路突破的開路先鋒，單刀直插60公裏，打出了氣勢和威風。
溫玉成率領第40軍作為首批入朝部隊參戰，以打響抗美援朝第一槍而聞名，最先出國，直到停戰，經曆了抗美援朝戰爭全部曆程。在朝鮮戰爭期間，先後參加了一至五次戰役和陣地防禦作戰，共斃傷俘敵共計43365名(內美軍25073名)。1953年7月27日，雙方首席代表在板門店簽署了朝鮮停戰協定，溫玉成率40軍於7月28日奉命回國。