在此期間，中國新組建的空軍也參加了戰鬥。
從1951年12月26日開始，美軍第8集團軍由李奇微指揮。李到任後，便著手整頓部隊，改變戰術。他采用節節後撤的辦法，將美軍撤至“三八線”附近地區，並很快組織了於1月15日開始的進攻。這時，美軍統一了朝鮮戰場的指揮，原在東海岸直接由遠在日本的麥克阿瑟遙控的美軍第10軍，加入了第8集團軍序列，統由李奇微指揮。在這次進攻中，李奇微采取了主力靠攏、齊頭並進、穩紮穩打、等齊發展的戰法。而誌願軍由於後勤補給不足，也由於需要休整補充等原因，采取了運動防禦，主動轉移的策略。1951年3月14日夜，誌願軍主動放棄漢城，撤至“三八線”以北。美軍也由進攻轉為防禦。1951年4月22日，我軍發起了第5次戰役。
對於這次戰役，我軍做過相當充分的準備。除原在朝鮮的部隊外，剛剛入朝的第19兵團和第3兵團也開赴第一線，投入了戰鬥。至此，入朝參戰的中國人民誌願軍已逾百萬。我軍雖然取得了勝利，但對美軍在先進技術裝備條件下的反擊組織能力和速度估計不足。
統一指揮朝鮮戰場聯合國軍的第8集團軍司令李奇微中將，經過與誌願軍的多次交鋒後，摸到了我軍進攻的規律。由於我軍運輸線受到敵軍破壞，用於每次進攻的糧、彈，主要是靠部隊隨身攜帶的那一點，因而隻能維持一個星期左右。李奇微因此而稱我們的進攻為“禮拜攻勢”。待我進攻一個星期左右後轉移時，他就乘機大舉反攻，並釘緊不放。李奇微將它的這種戰術稱之為“磁性戰術”。
第5次戰役結束時，李奇微乘我軍出擊過遠，官兵十分疲勞，又糧、彈補充不及時，乃組織反撲。他們在空軍掩護下，以坦克配合摩托化步兵，沿公路對我軍實施平行追擊不說，還以主力向我縱深穿插，又派空降兵在我退路上降落，搶占交通要道。由於沒有預見到李奇微這一戰術的變化，又由於誌願軍在三八線以南出擊過遠，且未組織好交替掩護和轉移，致使我軍第3兵團的1個師被敵包圍，嚴重受創。
自5月27日起，我全線8個軍展開阻擊。6月10日，敵人轉入防禦。第5次戰役遂告結束。從此，敵我雙方轉入陣地對峙作戰狀態。到6月10日這一天為止，中國人民誌願軍五戰五捷，共殲敵23萬人，把戰線穩定在“三八線”附近。
這次戰役結束後的第2天，曾任美國駐華軍隊總司令的魏德邁在參議院作證時說：“朝鮮戰爭是一個‘無底洞’，看不到聯合國有勝利的希望。”其實，早在聯合國軍遭受到中國人民誌願軍前3次戰役的打擊之後，美國國內對戰爭前景已感絕望。他們認為，除非像麥克阿瑟鼓吹的那樣，發動全麵的對華戰爭。否則，美國已無兵可派，聯合國軍隻能被趕出朝鮮。而增兵朝鮮，勢必削弱美國對其西方盟國的防務義務。從而引起西方盟國的恐慌。因此，美國參謀長聯席會議已製訂了聯合國軍退出朝鮮、美軍退守日本的計劃。美國政府也通過印度向我國發出停戰和談的呼籲，並提出美軍撤離台灣和台灣海峽，接納中華人民共和國進入聯合國。條件是，誌願軍停止進攻，讓美軍安全撤離朝鮮。當時，誌願軍因在前3次戰役中所取得的輝煌戰果，在戰場上占有優勢，因而對戰爭發展局勢估計過分樂觀。認為，很快就能用武力把美軍趕出朝鮮。中國政府拒絕了美國的求和。
隻是由於李奇微的到來，以及他在戰場上所創造的美國人眼中的奇跡，才使美國侵朝軍獲得了轉機。
即使美軍比前一階段有了些轉機，美國政府也深感因絕大部分兵力陷於朝鮮而使其戰略重心歐洲甚為空虛。因此，杜魯門要想從朝鮮脫身，就不得不尋求停戰談判。而麥克阿瑟卻與杜魯門的意見相左。他仗著自己的老資格，甚至私自發表公開聲明，示意要把戰爭擴大到中國的沿海地區和內地基地，以此恐嚇中國。他的這個聲明嚇壞了英國和法國，更激怒了杜魯門。杜魯門怒氣衝天地說：“這是對我作為總統和最高統帥而發布的命令公然違抗”，“我要把他踢進北中國海”。