中印邊境自衛反擊戰，分為兩個階段。
戰爭的第一階段，從1962年10月20日中國邊防部隊全麵反擊開始，到10月28日中國軍隊遵照政府聲明停止對入侵印軍反擊為止。戰前，根據中共中央和中央軍委的指示，參戰部隊分別成立了兩個前線指揮部，一是“西藏軍區前線指揮部”負責東段指揮；二是“新疆軍區康西瓦指揮部”，負責西段指揮。依據中央軍委的統一意圖，參戰部隊的主要部署為：東段，以西藏4個多團的兵力，首先粉碎克節朗地區印軍的進攻，然後殲滅克節朗地區和可能由達旺地區來援之敵；西段，以新疆1個多團的兵力，首先粉碎印軍進攻，然後殲滅侵入加勒萬河穀和紅山頭之敵，並視情況擴張戰果；同時，以西藏昌都、林芝、山南分區部隊，向當麵之敵反擊，配合主要方向的作戰。
1962年10月20日拂曉，中國西藏邊防部隊在西藏軍區司令員張國華中將的指揮下，首先向侵占克節朗的印軍第七旅實施反擊。戰鬥打響後，在500門迫擊炮和大炮的掩護下，擔任主要突擊任務的右翼部隊迅速渡過克節朗河，向盤踞在槍等、卡龍、扯冬、絨不丟等處的入侵印軍發起了強大攻勢，僅經幾個小時的激戰，便逐一攻克了印軍的陣地，全殲了其沿河布防的拉加普特聯隊二營主力，徹底、幹淨地清除了槍等，卡龍、扯冬、絨不丟等地的全部印軍入侵據點。擔負助攻任務的左翼部隊，除以一部兵力配合右翼主攻部隊，清除克寧乃橋的入侵印軍據點外，主力部隊直撲入侵印軍的前哨陣地——沙則，印軍憑借早就精心構築的塹壕和上百個明暗地堡拚命阻擋，然而在兵力、火力都占優勢且英勇異常的中國軍隊的強大攻勢下，印軍很快就被打得潰不成軍。擔任迂回任務的另一支中國部隊則穿過一段人跡罕至的原始森林，直抵印軍的另一要害據點——章多，雙方激戰的結果是駐守該地的印軍廓爾喀聯隊一部全軍覆沒。與此同時，擔任牽製任務的西藏昌都、林芝、山南分區部隊也分別擊退了當麵印軍的進攻。這樣，西藏前指預定的作戰任務在自衛反擊戰的第一天便大部完成，首戰告捷。
在10月20日當天，西段戰場上的中國新疆邊防部隊也同樣取得了赫赫戰果。當時，印度在中印邊界西段投入的兵力主，要為印軍一一四旅5個營約5600人，分散配置在新疆阿克賽欽西部約600公裏正麵的77個據點內，其中有1300餘人分布在侵入中國境內的43個據點內。印軍查謨？克什米爾國民軍第十四營浸占紅山頭，傑特聯隊第五營侵占加勒萬河穀。印軍在這兩處苦心經營，視之為侵占中國整個阿克賽欽地區的重要據點，因此也就成為中國新疆邊防部隊決心首先拔除的兩個“釘子”。20日清晨，反擊部隊隨著指揮部首長的一聲令下，立即向加勒萬河穀南、北兩側的入侵印軍據點猛撲過去，左右夾擊，勢不可擋，不到一小時，就掃清了加勒萬河穀地區入侵印軍的全部據點。攻打紅山頭方向的中國邊防部隊兵分三路，利用巧妙的戰法，虛虛實實、真真假假，打得印軍暈頭轉向，不是被俘、就是被殲。也是僅僅一個多小時，我軍的紅旗就插上了紅山頭主峰。其獲勝速度之迅捷，令前來增援的印軍目瞪口呆，隻好半途回撤，溜之大吉。
10月22日，中國國防部義正辭嚴地宣告：我軍沒有必要受非法的“麥克馬洪線”約束。印度方麵雖感失魂落魄，卻仍不甘示弱，其東線戰區司令森中將於當天乘直升飛機趕到東段入侵印軍的後方基地達旺親自督戰，下令其殘兵敗將“不惜任何代價固守達旺”，頑抗到底。然而對於已成驚弓之鳥的印軍官兵來說，無論是威嚇還是打氣已經不發生任何效力。23日，東段戰場上的中國西藏邊防部隊兵分五路，連下邱散謀、吉米塘、龍布、永幫橋等地，乘勝追擊，直搗達旺。達旺地區的入侵印軍眼見大勢已去，隻得匆忙撤逃。中國邊防部隊又以一部渡過娘姆江曲，沿下地、龍拉、沙澤一線兼程急進。另一部在清除了棒山口入侵印軍之後，乘勢進擊，於24日占領了東新橋等地。25日，幾支反擊部隊相繼會師於達旺。接著，其中一部繼續向南推進到達旺河北岸。至此，中國西藏邊防部隊在東段戰場上發起的克節朗——達旺之役大獲全勝。全殲印軍第七旅，並生俘該旅旅長季？普？達爾維準將，收複了克節朗河以南、達旺河以北、不丹以東、達旺以西的全部中國被占領土。
東段戰場上的勝利捷報，極大地鼓舞了奮戰在西段戰場上中國新疆邊防部隊全體官兵們的鬥誌。10月21日至24日，新疆邊防部隊繼全部肅清河尾灘防區的入侵印軍之後，又在班公湖西岸的西裏紮普、4400高地、絕拉溝、野營地等拔點攻堅戰鬥中，連戰連捷，全殲印軍。接著，奉命南下，掃蕩侵入西藏阿裏地區羌山口、約山口、巴裏加斯等地的印軍。幾天之內，參戰部隊便從喀喇昆侖山開到岡底斯山，行程700餘公裏，26日趕到甲崗——獅泉河一帶集結，接著兵分兩路：右翼由甲崗——且坎——拉幹赫爾方向迂回印軍側後，斷其逃路；左翼沿獅泉河穀實施主攻，圍殲印軍於巴裏加斯——卡日果一線。27日，兩路部隊對據巴裏加斯之印軍形成合圍之勢，並於次日打退了印軍的進攻，收複了拉多和碟木綽克等地。印軍不敵，我軍遂收複巴裏加斯、卡日果等地。10月28日，遵照中國政府的聲明，各參戰部隊停止了對入侵印軍的反擊。第一階段的戰爭，至此結束。