第三、坑道與炮兵指揮所直接建立聯絡，使坑道部隊可以隨時召喚炮火支援，並為炮火校正目標偏差。
同時，還根據各型火炮性能的不同情況，賦予其不同的使命：
榴彈炮、加農炮負責壓製敵炮火，摧毀敵工事，打擊敵二梯隊；火箭炮采取麵積射擊主要殺傷敵縱深炮火和有生力量；迫擊炮機動使用，主要攔截敵集團衝鋒，射擊其他火炮難以打擊的死角。
十五軍的步炮協同日漸完善，美軍在上甘嶺傷亡的70%是被誌願軍炮火殺傷，這就是炮兵在戰役中發揮的巨大作用。
10月30日22時25分，四十五師和二十九師出動11個連，其中坑道部隊3個連，發動了決定性反擊。
戰鬥異常激烈殘酷，一個排往往一次衝鋒就所剩無幾，但部隊仍一個連接一個連前赴後繼，衝鋒一浪接一浪，一路猛攻。
一三四團六連攻下9號陣地後隻剩下4人，隨即就被南朝鮮軍奪去，後麵的七連緊接著再攻，沒有半點躊躇猶豫。
配屬八連的六連二排在向主峰3號陣地攻擊中，尖刀班隻剩下班長呂慕祥，他已5處負傷，仍向主地堡爬去，爬到地堡邊卻因手臂負傷扔不動手雷，他拚了最後一口氣，撲上地堡，拉響了手雷！
由於巨大的傷亡，戰鬥中幹部倒下，戰士就一級一級往上補，先任命戰後再補批。
正如在戰前作戰會議上所強調的，要有巨大傷亡的準備，每個戰士不僅要準備當班長、排長，還要準備當連長、營長。
果然，就有參軍3個月的新戰士10多天後就當上連長，因為比他資曆老的戰士都犧牲了，自然非他莫屬。
經4個多小時的激戰，10月31日淩晨2時許，一三四團七連終於擊退了南朝鮮軍的反撲，守住了主峰3號陣地。
至此，反擊告一段落。
盡管沒有恢複所有陣地，但主峰和1號、7號、8號、9號等主要的陣地都已奪回。南朝鮮軍擔任守備的4個連，全部被殲滅。
10月31日天剛亮，南朝鮮二師三十一團和埃塞俄比亞營就聯合發起攻擊，反擊部隊頑強防禦，又是整整7個小時的惡戰。
在這次戰鬥中，南朝鮮軍三十一團幾乎損失殆盡，完全失去了戰鬥力，直到戰爭結束再也沒能恢複元氣。埃塞俄比亞營也付出了極大代價，傷亡過半，5979高地主峰依然在我十五軍手中。
星夜趕來督戰的美軍第九軍軍長詹姆斯少將見到部隊的傷亡如此慘重，隻得下令停止進攻。
至此，反擊部隊曆經9個半小時的激烈戰鬥，終於鞏固了5979高地主峰。
在這9個半小時的戰鬥中，十五軍創造了在上甘嶺戰役中彈藥日消耗量的最高記錄：子彈30餘萬發，手榴彈和手雷3萬餘枚，爆破筒260根，炮彈21萬發。
到31日夜，除1個班的陣地外，5979高地全部為誌願軍收複。
以10月30日夜開始的決定性大反擊為標誌，戰役進入了恢複鞏固陣地的第三階段。