面对美军大规模的空中攻势，志愿军后方部队展开了反“绞杀战”的全面斗争。这是志愿军的后方铁道部队、工程部队、运输部队、公安部队、高射炮兵部队、航空兵和兵站仓库、医院诸兵种联合作战，与敌人打的一场大规模的后方反“空中封锁”战役。
到1952年5月底，志愿军空军共有九个师十八个团的歼击机部队参战，并有两个轰炸机师的部分部队参加轰炸大、小和岛，配合地面部队攻占这些岛屿的作战。反“绞杀战”期间，志愿军空军参战飞行员447名，其中有空勤组二十八个。战斗出动680批、空战85批、1602次，击落美机123架、击伤43架。我方被击落82架、被击伤27架。志愿军空军与美空军损失之比为1:1.46。志愿军空军经受了空战的考验。
志愿军空军的积极作战，削弱了美国空军的空中优势，减缓了地面交通运输的压力。美军称志愿军空军“严重地阻碍着联合国军的空中封锁铁路线的活动”，美空军“战斗轰炸机除了扔掉炸弹四散逃命外，别无他法”。因而远东空军被迫决定，“战斗轰炸机以后不在‘米格走廊’内进行封锁交通线的活动，此后只能对清川江与平壤之间地区的铁路线实施攻击”。
在志愿军空军参战的同时，志愿军司令部将在朝鲜的高射炮兵主要力量投入了反“绞杀战”斗争。
志愿军高射炮兵由三部分组成：一是野战高射炮兵，在反“绞杀战”斗争期间共有四个师（第61、第62、第63、第64师）和若干个独立营参加作战，野战高炮师各装备85毫米口径高炮和37毫米口径小高炮四十八门、12.7毫米口径高射机枪三十六挺；二是城防高射炮兵，反“绞杀战”斗争期间保持在朝鲜作战的有五个团左右，共有六个独立营，团装备85或76.2毫米口径和37毫米口径中、小高炮共三十六门、高射机枪三挺；三是队属高射炮兵，第四次战役以后，每个兵团配有六至九个独立营，营装备37毫米口径小高炮和高射机枪各十二门（挺）。
自1951年9月下旬至11月底。中央军委和志愿军总部根据美国空军全面轰炸北方铁路的情况，将朝鲜北方铁路划分为四个防空区（平壤、安州、定州、价川、顺川区；殷山、新仓里区；阳德、龙池院里区；平壤、物开里区），并指定志愿军驻各该区高射炮兵为防空作战部队。
各高炮部队均于10月上旬前到达上述位置担负防空任务，只留少部分兵力掩护重要仓库。同时，各兵团和军派出了大部分高射炮营担负驻地周围重要的桥梁和线路的防空任务，仅留六个高射炮营掩护一线部队和炮兵作战。
在此期间，中央军委在致彭德怀司令员的电报中特别强调指出：
必须说明，担任上述防空任务的部队首长，充分认识这个任务的重要性，不得从局部观点出发（如舍不得拿部队、舍不得打炮弹，不督促、不检查或不给解决掩护中的困难等），且要有长期准备，没有命令不得撤收部队。
根据上述指示，志愿军掩护铁路运输的高炮部队积极作战，予美国空军以严厉打击。
志愿军加强铁路高射力量以后，敌机为了躲避高射炮火的射击采取了更加狡猾的战术手段。袭击的航线，侵入方向批次、间隔时间都极不规律。攻击时，有的以小角度俯冲，大角度上升，或以大角度俯冲，低空逃脱；有的直接攻击目标阵地；有的伪装俯冲以逃避火力；此外并常以一个梯队伪装过航，待第二梯队来临时再突然返回进行合击。
志愿军高射炮兵也相应改变战术。例如以少数火力打击佯攻的敌机，集中大部分火力打击其攻击机群，并指定专门火器打击迂回俯冲的敌机等。这一战术有力地打击了敌机。
1952年初，美国空军对志愿军三角铁路地区较集中的高射炮兵火力已感到恐惧。于是，下令改变轰炸地区，采取经常改变轰炸目标的办法来躲避志愿军的高射炮兵。
美国空军史承认：
敌人地面的炮火也使第5航空队的战斗轰炸机遭到了很大损失。由于这种原因，……9月，被击落32架、击伤23架；10月被击落33架、击伤238架；11月，被击落24架、击伤255架。
侵朝美军舰载航空兵十分惧怕新城川至高原段铁路沿线上志愿军准确、猛烈的高炮火力，将此地区称为“死亡之谷”，而不愿去攻击。
美国空军史称：
1952年1月初，第5航空队的作战官们鉴于清川江以南的共军高射炮火越来越集中了，便下令改变实施空中封锁铁路线的地区。……在2月里，各个战斗轰炸机大队继续对清川江以北的铁路目标进行攻击，但是他们用经常改变攻击目标——用从一条铁路改到另一条铁路的方法来躲避日益增多的敌人高射炮。
3月初始，又采取“饱和轰炸”法，即避开志愿军高射炮兵火力选择攻击目标，“24小时昼夜不停地集中所有能够用来执行封锁铁路线任务的飞机对铁路上的几个小段实施攻击，以彻底破坏这几段铁路线。”
志愿军高射炮兵针对敌机轰炸特点，依靠有限的对空火力，采取了“重点保卫、高度机动”的作战方针，以一部兵力重点保卫主要铁路桥梁和物资囤积地，而以主要兵力在铁路沿线以师为单位配属若干城防团和独立营，划分几个作战区，实施广泛的机动作战。这样。我军在铁路沿线减少了对空作战火力的空白区，有力地打击了敌机。4月下旬至5月中旬，高射炮兵第62师第605团五次昼间游动作战，击落、击伤敌机各十一架，自身人员武器均无损伤、创造了昼间游动作战歼敌的范例。
1952年上半年，志愿军掩护铁路桥梁运输的高射炮兵共击落敌机198架、击伤779架。
在反“绞杀战”斗争中，志愿军高炮部队共击落敌机260余架、击伤1070余架，对粉碎美国空军的“绞杀战”起了重要作用。