联军开始向北推进。9月底，联军准备侵入北朝鲜。南朝鲜军队于10月1日进入北朝鲜并攻占沿海城市Wonson，Hungnam，Hamhung。第8军于10月8日进入北朝鲜，将北朝鲜军队赶往北朝鲜首都平壤。他们于10月19日攻占平壤，共产党继续向北撤退。
第8军从平壤开往朝鲜西北，向中朝边境的鸭绿江进发。X兵团的一部份开往朝鲜东北。此次分兵各进后来受到军事专家的批评。
中国发出警告，要求美军停止向其边境前进。但指望在冬季到来之前结束战争的麦克阿瑟将军命令联军继续前进。美军与中国军队于10月25日在长锦水库附近及Onjong,Pukchin初次相遇，双方打到11月6日，中国军队突然后撤。联军退回休整。
麦克阿瑟及其情报机构低估了中国军队的数量。10月和11月中，有超过30万中国军队进入北朝鲜。麦克阿瑟以为联军人数超过中国军队，而中国派军仅只是为了防御。他还认为联军的空中力量能阻止更多的中国军队进入北朝鲜。华盛顿的政客们及大多数联军指挥官都相信麦克阿瑟的判断，认为圣诞节之前就能结束战争。联军飞机在整个朝鲜上空盘旋，舰艇则沿海岸线毫无抵抗的游弋，轰炸敌军港口。11月24日麦克阿瑟下令再次推进。
联军撤退。
迅速结束战争的希望很快破灭。中国于11月26和27日派了大量军队抵抗联军并迫使联军撤退。11月底，共产党已插入西部的第8军和东部的X兵团之间。X兵团与第8军被分割开来。
12月4日联军开始从平壤撤退。4天之后，2万美军海军及步兵师士兵被中国人包围，开始从长锦水库向Hungnam港的历史性撤退。圣诞夜，十万五千名美军及南朝鲜士兵，九万一千名难民，一万七千五百辆车辆从海上撤离Hungnam。西部，共产党进入南朝鲜并攻占距汉城28英里(45公里)的Korangpo。
沃克将军在吉普车意外中丧生，马修-里奇威中将于12月27日接管了第8军。新年之夜，共产党开始向汉城进攻并于1951年1月4日占领汉城。联军于1月10日退至汉城以南25英里(40公里)处，并站稳了脚跟。
"山头之战"。
里奇威迅速恢复了联军的信心，联军很快给对手造成巨大损失。1951年1月16日，他们再次开始向北推进。15天之内，他们推进到汉城城外。里奇威采用了新的战术，步步为营，扫清所有敌军，而不再漏过任何一个。
3月14日，联军未遇抵抗地重新占领汉城。到6月份，他们推进到北朝鲜境内。此时战争已经转变。双方都开挖战壕，开始沿38度线以北的一条战线相互攻击。7月份双方开始停战谈判，但双方仍然为一些战略据点进行激烈的战斗。这段时期的战役被称为"山头之战"。战场包括：BloodyRidge,FingerRidge,HeartbreakRidge,OldBaldy,及PorkChopHill。
1951年4月11日，杜鲁门总统免去了麦克阿瑟的联军总司令之职，任命里奇威为总司令。这也是这场战争中最受争议的事件之一。总统的这一举动是由麦克阿瑟与华盛顿国防部长期以来就联军如何进行这场战争的意见分歧所至。直接的导火线则是麦克阿瑟发表的公开谈话，他宣称必须取得彻底胜利，并打算轰炸中国满洲里的基地，以及采用其他"全面措施"。杜鲁门及其智囊们则担心这样会导致第3次世界大战。杜鲁门无法再容忍麦克阿瑟公开反对国家政策。里奇威到东京去取代麦克阿瑟，而詹姆斯-冯-福里特则成为第8军的司令。
空军及海军
空中战争。朝鲜战争中的空战是第一次喷气式飞机之间的战役。战争早期，联军轰炸机及战斗机以日本，Okinawa和南朝鲜为基地，毫无阻拦地在北朝鲜上空呼啸。他们支援联军陆军，攻击敌军并轰炸共产党的基地。
苏联不久之后开始向朝鲜提供米格15飞机，空战成为战争的一个重要组成部份。最多时曾有100至150架美军F86战机和苏制米格15参加空战。所有空战都发生在北朝鲜境内，因为联军飞机不能跨越鸭绿江，而米格15也从未飞过38度线以南。大部份空战发生在"米格走廊"，位于鸭绿江和平壤之间。
联军用直升机从战场上将伤员运送去医院。直升机驾驶员勇敢地营救了不少被击落的联军战机飞行员。这也是直升飞机第一次用于运送军队。
在这场战争中，美军空，海军和海军陆战队损失超过2千架飞机。大部份被共产党的防空炮火击落。联军飞机击落超过1千架敌军飞机。海军和陆战队飞机杀伤大约10万共产党士兵，空军则杀伤大约18万4千8百人。
海战。联军海军包括80艘驱逐舰，16艘航空母舰，8艘巡洋舰，4艘战舰。美国海军以炮火轰炸敌军岸边设施来帮助士兵登陆。海军占据共产党的炼油和工业城市Wonsan达两年之久。
在这场战争中，5艘舰只被击沉，82艘受伤。被击沉的舰只为：minesweepers Pledge, Patridge, Pirate, Magpie, 还有the tug Sarsi.
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