1952年秋，中国人民志愿军和朝鲜人民军经过春夏一系列巩固阵地的斗争，以坑道为骨干的防御体系已经完成，正面战线阵地更加巩固，并取得了依托坑道工事进行攻防作战的经验，东西海岸防御阵地也得到了加强。由于已经取得了反“绞杀战”的胜利，交通运输和物资供应有了很大改善。志愿军特种兵尤其是炮兵进一步得到加强，可以在一定的时间和空间集中绝对优势炮火支援步兵作战。同时，兵员大大充实，士气非常饱满，求战情绪高涨。志愿军和人民军的作战条件比以前任何时期都好，在战场上的主动地位进一步增强，不仅可以胜利地进行坚守防御，并且具备了依托坚固阵地实施进攻的有利条件。
而敌人虽然还保持技术装备的优势，并且也构筑了相当坚固的支撑点式的防御阵地，但兵力不足的弱点日益突出，士兵厌战情绪不断增长。其优势的航空兵、炮兵火力，在志愿军和人民军坚固的坑道阵地面前，作用已大为降低，进攻作战屡受挫败，防御作战往往人地两失。敌人在整个战线上已处于愈来愈不利的境地。
到1952年5月2日，停战谈判除关于战俘的安排问题未达成协议外，其余均已达成协议。由于美方顽固地坚持扣留我方被俘人员的盅场，致使停战谈判陷入僵局。随着美国第34届总统竞选活动的开始，在战场上，敌人军事活动异常活跃。7月13日，美陆军参谋长柯林斯到朝鲜前线视察。8月，侵朝美军司令克拉克、美第8集团军司令范佛里特以及南朝鲜总统李承晚等接连视察其前线防务，并在美第7师师部召开高级军官会议。同时，中部前线敌军调动、运输频繁，并进行各种战斗演习。美空降第187团由巨济岛前调加强美第7师防务。在此期间，美海军舰只也频繁调动，并与美陆战第1师进行了两栖登陆演习。美航空母舰独角兽号、西西里号和主力舰依阿华号相继开到朝鲜西海面。美空军除继续轰炸平壤等城镇外，重点轰炸志愿军和人民军前线主要阵地、部队集结地等军事目标。特务加紧搜索延安、自川地区军事情报，并称其“有左右时局之重要性。”总之，美国军事当局为了适应其政治上、军事上的需要，在积极策划和进行新的作战准备活动。
为了配合停战谈判，粉碎敌人可能的局部进攻，并锻炼部队，取得经验，志愿军和人民军于9月14日决定举行全线性战术反击作战，对敌班、排、连支撑点及个别营的防御阵地实施进攻。9月中旬，中国人民志愿军和朝鲜人民军联合司令部指示志愿军第一线准备交防的第39、第12、第68军，每个军选择3至5个有利作战目标，对敌实施战术反击，求得歼灭敌人一部并在反复争夺中大量杀伤敌人；为配合该3个军作战，志愿军和人民军其他各军（军团）也选择1至2个目标进行反击。进行战术反击的时间为9月20日至10月20日之间，对每一目标的具体反击时间由各军自行确定，以准备好为原则。强调要作到攻必克，攻必歼，并力争打阵地前的歼灭战，即攻占敌阵地后，要准备抗击敌人的连续反扑，在同敌人反复争夺中歼灭敌人；如一旦攻击受挫，则要迅速撤离不应恋战。于是，正面战线各部队，在原防敌进攻的准备基础上，掀起了备战热潮。指战员们昼夜加强阵地建设，摸敌情，选目标，拟方案，练战法，构筑屯兵洞，很快完成了战术反击的准备工作。全线性战术反击作战，于9月18日开始，至10月31日结柬，历时44天，共分两个阶段。
经过充分准备，参加战术反击的部队在统一方针的要求下，从9月18日开始不等齐地陆续发起了进攻。到10月5日，志愿军第39、第65、第40、第38、第12、第68军，人民军第3、第1军团先后对“联合国军”的18个目标反击19次，其中有美军防守的7处，南朝鲜军防守的11处。
9月18日黄昏，志愿军第39军先后向美第2师1个营防守的上浦坊东山、高阳垡西山进行攻击。这两个高地，工事较强，共有大小地堡50多个。该军第115师第345团第3营以两个连兵力对上浦坊东山实施进攻，3分钟即突破敌人防御，激战23分钟，全歼守敌250余人。担任阻援的该营第8连也击退敌增援分队5次反扑，歼敌200余人。该团第2营于19日接替防务后，3天内击退敌人1个排至2个营的兵力在飞机、火炮和坦克支援下的反扑19次，仅这个团的第6连在1昼夜的守备中即歼敌510余人。该团第6连班长杨保明带领本班打退敌1个营的6次反扑，并进行了5次阵前反击，共歼敌300余人，荣立特等功。该军第116师第348团第2营对高阳垡西山的攻击，经20分钟激战，全歼守敌150余人。该团第8连接替防务后，接连打退敌1个班至1个营兵力的反扑13次，毙伤敌500余人，击毁坦克5辆。该团第2营获通令嘉奖，第8连荣立集体三等功。
9月28日，志愿军第12军第34师以7个班的兵力，在火炮60余门、坦克6辆的直接支援下，向官垡里西侧无名高地南朝鲜第6师约两个连的兵力进攻。同时以第101团3个排、第104团5个班，分别向690.1东北高地和座首洞南侧无名高地之敌进攻。这些分队采取多路出击、重点突破、突击与爆破相结合的战法，向敌人勇猛进攻，连续爆破了未被炮火摧毁的敌人火力点，迅速扫清了障碍，攻占了阵地。南朝鲜第6师随即连续反扑。志愿军第34师部队坚守攻克的阵地，在纵深炮火支援下英勇抗击，连续挫败了敌人的反扑，3天内共歼敌1200余人。在此次战斗中，第100团第2连副排长黄家富英勇顽强，不怕牺牲，完成15次爆破任务，歼敌200余人，数次为部队前进扫除了重要障碍，并积极主动坚守制高点，打退敌人7次反扑，身上3处负伤，坚持不下火线，对战斗胜利起了重要作用。志愿军领导机关给他记特等功，授予一级爆破英雄称号。该连班长伍先华，带领全班连续炸毁敌人4个暗火力点，迅速占领了阵地。当突击部队受敌坑道口机枪火力封锁，进展困难之际，他奋不顾身，抱着20公斤重的炸药包，冲进敌人坑道，与敌40余人同归于尽，为部队开辟了前进的道路。战后，志愿军领导机关为他追记特等功，追授一级爆破英雄称号。朝鲜最高人民会议常任委员会授予他“朝鲜民主主义人民共和国英雄”称号和金星奖章、一级国旗勋章。
志愿军第68军选择了南朝鲜第3、第7师防守的方形山、572.4高地等处作为反击目标，并采取分散而有配合的多点出击、重点争夺的战法，先以4个连的兵力在85门火炮的支援下，反击572.4高地之敌。在炮火急袭后，步兵立即发起冲击，迅速占领阵地，击退南朝鲜军的多次反扑。接着，另以两个连在40余门火炮支援下反击方形山之敌，仅3分钟即占领敌前沿阵地，激战3小时，全歼守敌，攻占了敌军阵地。志愿军第68军攻占572.4、方形山两高地后，南朝鲜军在4天内先后纠集6个营的兵力，在飞机88架次、坦克18辆及大量炮火配合下，连续反扑65次，均未得逞。该军打退敌人连续反扑，毙伤敌约3000人，巩固地占领了572.4高地。
第一阶段反击作战，志愿军和人民军均按预定作战计划，攻克了敌军阵地，共打退敌1个排至1个团兵力的反扑160余次。至10月5日结束，巩固占领6处阵地，其余主动撤离，共歼敌8300余人（其中美军2000余人）。
志愿军和人民军发起全线性战术反击后，“联合国军”大为震动，以为我将发动全面攻势。9月24日，克拉克飞抵前线，与范佛里特及各军军长开会研讨对策，并将预备队美第45师前调，接替南朝鲜第8师防务，将预备队南朝鲜第1师前调，接替美第3师防务。
10月3日，志愿军和人民军决定在“联合国军”部署没有大的变化之前，按原定计划实施第二阶段反击作战，并统一于6日开始动作；如有的军尚未准备好，也应进行佯攻予以配合，以便分散敌人兵力、火力而予以更有力的打击。
10月6日黄昏，志愿军第一线7个军，共组织了1个团另13个连又23个排和35个班的兵力（按建制单位计算），在760门火炮支援下，在180公里的正面上，同时向“联合国军”防守的23处阵地发起攻击。各突击部队在炮兵部队和坦克部队的配合下，迅速勇猛地突入敌人的阵地，先后占领其阵地21处。其中除两处阵地的敌人因为惧怕被歼而先行逃窜外，有16处阵地的守敌全部被歼，有3处阵地的守敌大部被歼。同日黄昏，志愿军第38军的突击部队在猛烈炮火支援下，向被南朝鲜军吹嘘为“钢铁阵地”的“白马山”猛攻，很快突破了敌人前沿阵地，并占领了394.8高地主峰以北的6个山头，守敌大部被歼。此后，敌我双方又陆续投入兵力，在该高地及其附近山岭上进行激烈的争夺战，一直战斗了9昼夜。战至14日，我38军为避免增大伤亡，撤出战斗返回原阵地。该军在这次反击战斗中，共歼敌9600余人，但本部队死亡6700余人。8日至21日，第65、第39、第15、第12、第68军又先后进攻了敌人11处阵地，其中4处攻击未成，其余均达成预定目的。
10月12日，志愿军第15军反击391高地。此高地位于铁原东北10多公里处，山势险要，有敌人1个加强连驻守，是敌人安在志愿军前沿阵地前的1个“钉子”。把它拔掉，不仅可以改善志愿军第15军防守态势，而且可以对敌人形成威胁。从我军前沿阵地到391高地，中间有3000米宽的开阔地。为缩短冲击距离和保证战斗发起的突然性，在战斗发起的前一天晚上，将冲击部队该军第29师的500多名战士潜伏在距敌阵地只有60米的草丛里。第二天上午，突然飞来4架敌机，在我军潜伏区投下几颗燃烧弹，烈火烧着了第9连战士邱少云的伪装物，火焰往上冒。他身后有一条水沟，但邱少云为了战斗的胜利和潜伏部队的安全，忍受巨大痛苦，严守潜伏纪律，依然趴在原地，一声不吭，一动不动，直至壮烈牺牲，以生命保证了战斗的顺利发起。在邱少云为了整体、为了胜利而勇于自我牺牲的精神鼓舞下，反击部队经过40分钟激战即攻占391高地，全歼敌1个加强连。此后，第87团与第44师第132团配合，在391高地同敌人反复争夺，先后打退敌人7个营兵力的多次反扑，歼敌2700余人，巩固了阵地。由于该军出色地完成了反击任务，战后受到志愿军司令部通报表扬。志愿军领导机关给邱少云追记特等功，追授一级战斗英雄称号。志愿军第15军党委追认他为中国共产党党员。朝鲜最高人民会议常任委员会追授他“朝鲜民主主义人民共和国英雄”称号和金星奖章、一级国旗勋章。
按照原定计划，志愿军于10月22日停止反击，转入正常防御，志愿军首长鉴于敌人已于14日向上甘岭地区发动了所谓的“金化攻势”，战况日益激烈，为配合上甘岭地区的防御作战，决定将战术反击延续到10月底。遵照这一指示，23日以后，第65、第40、第39、第38、第15、第12军又先后攻击了14个目标，除3个目标攻击未成，1个目标的守敌撤逃外，其余均被攻克，守敌全部被歼。10月31日，志愿军结束了第二阶段战术反击作战，共对48个目标反击58次，巩固占领敌军阵地11处，毙伤俘敌1.89万余人。这一阶段的反击作战。因为是在统一计划、同一时间在宽大正面上组织实施的，使敌人顾此失彼，全线告急。
中国人民志愿军全线性战术反击作战，取得了重大胜利。据不完全统计，先后对敌连、排防御阵地及个别营防御阵地共60个目标进攻77次，打退敌排以上兵力反扑480余次，经过反复争夺，巩固占领敌阵地17处，共毙伤俘敌2.7万余人，缴获各种火炮32门，各种枪2373支，击毁各种火炮57门、坦克67辆、汽车74辆，击落敌机183架，击伤241架。志愿军为此付出了伤亡1万余人的代价。朝鲜人民在东线也对敌军3个目标进行猛烈进攻，取得了歼敌1700余人的胜利。在志愿军全线连续有力的反击下，“联合国军”十分狼狈，8个师频繁调动，疲于奔命，越来越处于被动挨打的地位。而志愿军和人民军则愈战愈强，进一步掌握了战争的主动权。
在全线战术反击作战中，志愿军和人民军贯彻积极防御的思想和打小歼灭战的原则，对进攻的目标，集中优势的兵力、火力，采取突然动作，给敌军以歼灭性打击；在敌人反扑时，又在反复作战中给以大量杀伤；然后依据情况，对攻克的阵地，凡可守者固守之，不能守者主动放弃，以保持主动。这种依托阵地的战术性反击，早在1951年9月便已个别地开始，而在这次反击作战中则表现为更有组织和更带有全线性，它可以积小胜为大胜，用较小的代价，取得较大的战果。10月24日，中共中央、中央军委在给志愿军的贺电中对这种战法予以高度赞扬，指出；“此种作战方法，继续实行下去，必能制敌死命，必能迫使敌人采取妥协办法结束朝鲜战争。”