毛澤東說：“帝國主義侵略者應當懂得：現在中國人民已經組織起來了，是惹不得的。如果惹翻了，是不好辦的。”
到1952年5月，朝鮮停戰談判取得重要進展，隻剩下戰俘的安排問題沒有解決了。雙方爭論的關鍵在於，朝中方麵主張依照日內瓦公約的規定遣返全部戰俘，美國則借口所謂“自願遣返原則”，拒絕全部遣返。
為了配合停戰談判，使敵人不斷損傷，以逼使敵人最後讓步，中國人民誌願軍從1952年9月18日起，發起全線性戰術反擊作戰，至10月31日結束，曆時四十四天，殲敵兩萬五千餘人，誌願軍傷亡一萬零五百餘人，敵我傷亡為二點五比一。
在誌願軍進行全線性戰術反擊期間，美國為了扭轉它在戰場上的被動局麵，謀取談判中的有利地位，從10月14日起，在上甘嶺地區發動了空前激烈的“金化攻勢”，這就是舉世聞名的上甘嶺戰役。
在長達四十三天的上甘嶺戰役中，敵人動用了一切現代化軍事手段，對誌願軍陣地輪番攻擊。在範圍不大的兩座高地和附近地區，敵軍集中傾瀉了一百九十萬發炮彈和五千餘枚炸彈，投入總兵力約四萬餘人。兩座高地的土石被炸鬆一至兩米，變成一片焦土。誌願軍將士先在地表陣地與敵人反複爭奪，重創敵軍。隨後，又轉入坑道作戰，保存力量，準備反攻。10月30日起，誌願軍部隊發起全線反擊，至11月25日，收複全部失地。
上甘嶺戰役中，中國人民誌願軍以傷亡一萬一千五百餘人的代價，取得殲敵兩萬五千餘人、擊落擊傷敵機二百七十餘架的重大勝利。這使美軍再次認識到中國人民誌願軍的強大攻防能力，從此再沒有發動起什麼像樣的攻勢。
1952年12月2日至5日，剛當選美國總統的艾森豪威爾到朝鮮前線視察。回國後，艾森豪威爾宣稱，要以行動，而不是言語，來打破僵局。“聯合國軍”還頻繁舉行登陸作戰和空降作戰演習。從種種跡象來看，美國很有可能在1953年初發動大規模攻勢，以結束朝鮮戰爭。采用的辦法，很可能是借助海空優勢，在朝鮮東西海岸進行兩棲登陸，製造又一次“仁川登陸”。
在毛澤東的具體而周密的指導下，一場大規模的反登陸作戰的準備工作，爭分奪秒地加緊進行。從三八線附近的正麵防禦陣地，到東西海岸，直到中國東北境內，構成了大縱深的嚴密的防禦體係，使敵人無隙可乘，迫使美國不得不重新回到談判桌前尋求擺脫困境的辦法。
1953年，2月22日，接替李奇微的“聯合國軍”總司令克拉克致函朝中方麵，提議在停戰前先交換傷病戰俘，試圖借機恢複從1952年10月8日起由“聯合國軍”單方麵中斷了近五個月的停戰談判。
1953年3月5日，斯大林逝世。周恩來率中國代表團參加斯大林的葬禮。3月11日，周恩來等同蘇聯領導人馬林科夫、貝利亞、莫洛托夫、赫魯曉夫等人會談，蘇聯領導人表示了希望恢複停戰談判的強烈願望。
3月28日，金日成、彭德懷複函克拉克，同意交換病傷戰俘，並建議立即恢複談判。4月26日，朝鮮停戰談判在板門店繼續舉行。此後談談打打，1953年7月27日，朝鮮停戰協定在板門店簽字，結束了曆時三年的朝鮮戰爭。當時擔任“聯合國軍”總司令的克拉克，後來在回憶錄裏寫道：“在執行我政府的訓令中，我獲得了一項不值得羨慕的榮譽：那就是我成了曆史上簽訂沒有勝利的停戰條約的第一位美國陸軍司令官。我感到一種失望的痛苦，我想，我的前任，麥克阿瑟與李奇微兩位將軍一定具有同感。”
1953年9月12日，毛澤東在中央人民政府委員會第二十四次會議的講話中，對抗美援朝作了總結，他說：“帝國主義侵略者應當懂得：現在中國人民已經組織起來了，是惹不得的。如果惹翻了，是不好辦的。”
抗美援朝勝利後，自1954年9月起，中國人民誌願軍分批從朝鮮回國，到1958年10月全部撤回國內。