楊勇斷然下達命令：“趙副參謀長，你馬上通知邱軍長：請他們立即組織軍、師二梯隊投入戰鬥，堅決攻下轎岩山。”接著，楊勇又令西集團快速向月峰山進攻，東集團迅速占領582.2高地和細峴裏。
拂曉後，雲濃雨大，敵空軍不能出動。誌願軍各路攻擊部隊猛勇發展進攻。攻擊轎岩山的199師，在同敵激戰13個小時之後，於10時25分把紅旗插上768.7主峰。中集團的200師向南疾進，分路涉過金城川，乘敵混亂之際，於18時前占領了梨船洞。東集團一部占領了582.2高地，另一部西渡金城川，於當日傍晚在梨船洞與中集團會合。西集團於17時40分占領烽火山、月峰山等指定陣地。這個集團的204師生俘偽首都師副師長林益淳。張震指揮的24軍也發展迅速，於黃昏時控製了上、下九片公路，保障了20兵團的右翼安全。在這次戰鬥中，199師595團1連戰士李家發，以負傷7處的身軀堵住敵機槍工事射孔，為部隊打開了衝擊道路，以自己19歲的閃光青春，譜寫了一曲黃繼光式的英雄頌歌。戰後，李家發烈士被朝鮮人民共和國授予英雄稱號。經過21個小時的激戰，誌願軍已全部突入敵方縱深陣地，不僅拉直金城以南戰線，推進95公裏，而且給偽首都師、6師、8師和3師以沉重打擊，殲敵14000餘名。至此，反擊戰役第一步任務全部完成。楊勇連日很少睡眠，雙眸裏布滿了血絲，王平看他太辛苦了，要他去睡一會兒，他卻抓起電話耳機，很快又下達了新的作戰命令。
根據這個命令，東集團於14日夜以第二梯隊180師南渡金城川，迅速向南發展。至16日，相繼攻占了黑雲吐嶺、118高地、白岩山及以東至北漢江一線陣地。這樣一來誌願軍又向南推進了約8公裏，對偽2軍團的防區構成了嚴重威脅。中集團於14日夜以135師一部繼續發展進攻，於15日占領了602.3高地以南無名高地及後洞裏。西集團及友鄰之24軍在擊退敵人的反撲後，也將陣地向前推至新木洞、澗榛峴公路北側。至此，三個集團達到了預定的作戰目標，楊勇下令暫時停止進攻，就地轉入防禦，準備抗敵反撲，以便更多地殲滅敵人有生力量。
遭到打擊的敵軍驚慌狂叫。總司令克拉克，於16日從東京飛到金城前線，召集泰勒和偽第2軍團長丁一權等頭目策劃反撲，叫嚷“要發動強大攻勢，堅決奪回失地”。
17日晨，天氣漸晴。美李軍糾集了6個團的兵力，在百餘架飛機和強大炮火的掩護下，向誌願軍東集團攻占的黑雲吐嶺、白岩山等一線突出陣地猛攻。飛機轟鳴，炮聲隆隆。不多時，濃煙滾滾彌漫了戰場上空。飛機在煙霧裏鑽來鑽去，不停地投彈和掃射。地麵上，密密麻麻的敵人蜂擁而來。誌願軍勇士們盡管得不到炮兵和飛機的支援，但依托陣地頑強抗擊。直到天黑時，激戰才慢慢停息。除867高地失守外，其餘陣地屹立未動。敵人拋下了3000多具屍體。最激烈的戰鬥在黑雲吐嶺主峰前的那個山頭。這個山頭落入誌願軍之手後，敵方曾以十幾倍的兵力，向這個山頭反撲，卻沒能爬進陣地一步。以李金堂為首的一個排戰至下午，隻剩下6名戰士。他們在3天3夜彈盡糧絕的危難中，還用繳獲的彈藥和石塊消滅了100多名敵人。
敵人在東集團陣地麵前吃了苦頭，就把反撲矛頭轉向中集團正麵陣地。此時，中集團炮兵已轉移就緒，後方運輸線修通，誌願軍憑借有利地形和步炮密切協同，與敵人展開了異常激烈的爭奪戰，尤其是19日和20日，敵人每天用3個團的兵力，以400餘架飛機、30多輛坦克和大量火炮作支援，連續強攻，但誌願軍陣地卻巋然不動。誌願軍先後擊退敵人反撲1000多次，頂住敵機1萬多架次的空襲，殲滅了大量敵人。在此次戰役中，朝鮮人民給予誌願軍巨大援助。他們籌集大量物資送往前線，派出6400多人組成的擔架隊，為部隊搶運傷員。他們當中，有十四五歲的少年，也有五六十歲的老人，大貢裏青年方圓根在抬運誌願軍傷員的路上被敵機炸死，他的父親方興福掩埋了兒子的屍體後便要求參加擔架隊，他說：“我隻有這麼一個兒子，我要替他報仇，完成他未完成的任務！”19歲的朝鮮姑娘金桂花，在17日運送傷員途中，遭敵機轟炸時，毅然伏在擔架上，緊緊護住傷員，為此獻出了年輕的生命……。像這樣為救護誌願軍傷員而英勇犧牲的就有五六人。朝鮮人民的鮮血和誌願軍勇士的鮮血交融著灑在秀麗的山川大地上，凝結成無數的燦爛的勝利花朵。23日早晨，兵團指揮部剛肅靜下來，電話鈴就響了。楊勇拿起話筒就聽到“老楊嗎？我是鄧華。”楊勇說：“你好，鄧司令，這麼早打來電話有啥指示？”鄧說：“解方同誌從板門店傳過話來，說敵人哇哇叫，要簽字，我看你們就停下來吧，別再打了。”鄧華還告訴楊勇：敵人遭我慘重打擊後，在談判桌上被迫作出了讓步。美國總統艾森豪威爾、國務卿杜勒斯和李承晚於22日相繼發表聲明，同意接受停戰。美方談判首席代表哈利遜也向我們保證，“不以任何方式阻撓停戰協定草案的實施”。為了世界和平這一利益，中朝雙方同意美方提出的盡快簽定停戰協議的要求。
楊勇頗為惋惜地對王平政委說：“真沒想到敵人蠻橫無理地在談判桌上拖了兩年多，現在，眼看他們的整個戰線將被摧垮，急忙前來講和，真是太便宜他們了。”王平說：“他們總算知道了好歹。這叫牽著不走打著倒退，敬酒不吃吃罰酒。”這時許世友打來電話：“怎麼，要停了？我還想去摸摸李承晚的骨頭有多硬哩！”楊勇笑著向許回話：“算了罷，我剛一伸手他就癱了，他哪能經得住你那雙‘鐵沙掌’喲！”7月24日，談判雙方最後一次校正了軍事分界線。誌願軍在金城反擊戰役中向前推進的169平方公裏得到了曆史的尊重。
據戰後統計，金城反擊戰役，我20兵團共計殲敵52880人，其中俘敵2836人，超過預定殲敵數目5倍。擊毀敵機85架、繳獲1架。繳獲坦克34輛，汽車231台，各種火炮245門和大量的槍支彈藥及其他戰利品。
金城反擊戰是誌願軍對敵堅固陣地進行的一次較大規模的進攻戰，它創造了“打談結合”、軍事鬥爭為政治鬥爭服務、有力配合停戰談判的成功戰例，並且豐富了夜間進攻戰的經驗，檢驗了諸軍兵種合同作戰的能力。這是軍委、總部正確的指導方針及誌願軍指戰員浴血奮戰的碩果，在戰役指揮上——選擇主攻方向，爭取戰役突然性，確定對敵陣地突破與縱深作戰，組織步坦炮密切協同等方麵，則充分顯示了楊勇司令員等的卓越才華。
1953年7月27日10時，中朝首席代表南日大將和對方首席代表哈利遜中將在板門店簽署了停戰協議。
同日，聯軍總司令克拉克上將於汶山在停戰協議上正式簽字。
同日，朝鮮人民軍最高司令官金日成元帥於平壤在停戰協議上正式簽字。
次日，中國人民誌願軍司令員彭德懷於開城在停戰協議上正式簽字。