1952年秋，中國人民志願軍和朝鮮人民軍經過春夏一系列鞏固陣地的鬥爭，以坑道為骨幹的防禦體系已經完成，正面戰線陣地更加鞏固，並取得了依托坑道工事進行攻防作戰的經驗，東西海岸防禦陣地也得到了加強。由於已經取得了反“絞殺戰”的勝利，交通運輸和物資供應有了很大改善。志願軍特種兵尤其是砲兵進一步得到加強，可以在一定的時間和空間集中絕對優勢炮火支援步兵作戰。同時，兵員大大充實，士氣非常飽滿，求戰情緒高漲。志願軍和人民軍的作戰條件比以前任何時期都好，在戰場上的主動地位進一步增強，不僅可以勝利地進行堅守防禦，並且具備了依托堅固陣地實施進攻的有利條件。
而敵人雖然還保持技術裝備的優勢，並且也構築了相當堅固的支撐點式的防禦陣地，但兵力不足的弱點日益突出，士兵厭戰情緒不斷增長。其優勢的航空兵、砲兵火力，在志願軍和人民軍堅固的坑道陣地面前，作用已大為降低，進攻作戰屢受挫敗，防禦作戰往往人地兩失。敵人在整個戰線上已處於愈來愈不利的境地。
到1952年5月2日，停戰談判除關於戰俘的安排問題未達成協議外，其餘均已達成協議。由於美方頑固地堅持扣留我方被俘人員的盅場，致使停戰談判陷入僵局。隨著美國第34屆總統競選活動的開始，在戰場上，敵人軍事活動異常活躍。 7月13日，美陸軍參謀長柯林斯到朝鮮前線視察。 8月，侵朝美軍司令克拉克、美第8集團軍司令範佛里特以及南朝鮮總統李承晚等接連視察其前線防務，並在美第7師師部召開高級軍官會議。同時，中部前線敵軍調動、運輸頻繁，並進行各種戰鬥演習。美空降第187團由巨濟島前調加強美第7師防務。在此期間，美海軍艦隻也頻繁調動，並與美陸戰第1師進行了兩棲登陸演習。美航空母艦獨角獸號、西西里號和主力艦依阿華號相繼開到朝鮮西海面。美空軍除繼續轟炸平壤等城鎮外，重點轟炸志願軍和人民軍前線主要陣地、部隊集結地等軍事目標。特務加緊搜索延安、自川地區軍事情報，並稱其“有左右時局之重要性。”總之，美國軍事當局為了適應其政治上、軍事上的需要，在積極策劃和進行新的作戰準備活動。
為了配合停戰談判，粉碎敵人可能的局部進攻，並鍛煉部隊，取得經驗，志願軍和人民軍於9月14日決定舉行全線性戰術反擊作戰，對敵班、排、連支撐點及個別營的防禦陣地實施進攻。 9月中旬，中國人民志願軍和朝鮮人民軍聯合司令部指示志願軍第一線準備交防的第39、第12、第68軍，每個軍選擇3至5個有利作戰目標，對敵實施戰術反擊，求得殲滅敵人一部並在反复爭奪中大量殺傷敵人；為配合該3個軍作戰，志願軍和人民軍其他各軍（軍團）也選擇1至2個目標進行反擊。進行戰術反擊的時間為9月20日至10月20日之間，對每一目標的具體反擊時間由各軍自行確定，以準備好為原則。強調要作到攻必克，攻必殲，並力爭打陣地前的殲滅戰，即攻占敵陣地後，要準備抗擊敵人的連續反撲，在同敵人反复爭奪中殲滅敵人；如一旦攻擊受挫，則要迅速撤離不應戀戰。於是，正面戰線各部隊，在原防敵進攻的準備基礎上，掀起了備戰熱潮。指戰員們晝夜加強陣地建設，摸敵情，選目標，擬方案，練戰法，構築屯兵洞，很快完成了戰術反擊的準備工作。全線性戰術反擊作戰，於9月18日開始，至10月31日結柬，歷時44天，共分兩個階段。
經過充分準備，參加戰術反擊的部隊在統一方針的要求下，從9月18日開始不等齊地陸續發起了進攻。到10月5日，志願軍第39、第65、第40、第38、第12、第68軍，人民軍第3、第1軍團先後對“聯合國軍”的18個目標反擊19次，其中有美軍防守的7處，南朝鮮軍防守的11處。
9月18日黃昏，志願軍第39軍先後向美第2師1個營防守的上浦坊東山、高陽垡西山進行攻擊。這兩個高地，工事較強，共有大小地堡50多個。該軍第115師第345團第3營以兩個連兵力對上浦坊東山實施進攻，3分鐘即突破敵人防禦，激戰23分鐘，全殲守敵250餘人。擔任阻援的該營第8連也擊退敵增援分隊5次反撲，殲敵200餘人。該團第2營於19日接替防務後，3天內擊退敵人1個排至2個營的兵力在飛機、火砲和坦克支援下的反撲19次，僅這個團的第6連在1晝夜的守備中即殲敵510餘人。該團第6連班長楊保明帶領本班打退敵1個營的6次反撲，並進行了5次陣前反擊，共殲敵300餘人，榮立特等功。該軍第116師第348團第2營對高陽垡西山的攻擊，經20分鐘激戰，全殲守敵150餘人。該團第8連接替防務後，接連打退敵1個班至1個營兵力的反撲13次，斃傷敵500餘人，擊毀坦克5輛。該團第2營獲通令嘉獎，第8連榮立集體三等功。
9月28日，志願軍第12軍第34師以7個班的兵力，在火砲60餘門、坦克6輛的直接支援下，向官垡里西側無名高地南朝鮮第6師約兩個連的兵力進攻。同時以第101團3個排、第104團5個班，分別向690.1東北高地和座首洞南側無名高地之敵進攻。這些分隊採取多路出擊、重點突破、突擊與爆破相結合的戰法，向敵人勇猛進攻，連續爆破了未被炮火摧毀的敵人火力點，迅速掃清了障礙，攻占了陣地。南朝鮮第6師隨即連續反撲。志願軍第34師部隊堅守攻克的陣地，在縱深炮火支援下英勇抗擊，連續挫敗了敵人的反撲，3天內共殲敵1200餘人。在此次戰鬥中，第100團第2連副排長黃家富英勇頑強，不怕犧牲，完成15次爆破任務，殲敵200餘人，數次為部隊前進掃除了重要障礙，並積極主動堅守制高點，打退敵人7次反撲，身上3處負傷，堅持不下火線，對戰鬥勝利起了重要作用。志願軍領導機關給他記特等功，授予一級爆破英雄稱號。該連班長伍先華，帶領全班連續炸毀敵人4個暗火力點，迅速佔領了陣地。當突擊部隊受敵坑道口機槍火力封鎖，進展困難之際，他奮不顧身，抱著20公斤重的炸藥包，衝進敵人坑道，與敵40餘人同歸於盡，為部隊開闢了前進的道路。戰後，志願軍領導機關為他追記特等功，追授一級爆破英雄稱號。朝鮮最高人民會議常任委員會授予他“朝鮮民主主義人民共和國英雄”稱號和金星獎章、一級國旗勳章。
志願軍第68軍選擇了南朝鮮第3、第7師防守的方形山、572.4高地等處作為反擊目標，並採取分散而有配合的多點出擊、重點爭奪的戰法，先以4個連的兵力在85門火砲的支援下，反擊572.4高地之敵。在砲火急襲後，步兵立即發起衝擊，迅速佔領陣地，擊退南朝鮮軍的多次反撲。接著，另以兩個連在40餘門火砲支援下反擊方形山之敵，僅3分鐘即佔領敵前沿陣地，激戰3小時，全殲守敵，攻占了敵軍陣地。志願軍第68軍攻占572.4、方形山兩高地後，南朝鮮軍在4天內先後糾集6個營的兵力，在飛機88架次、坦克18輛及大量炮火配合下，連續反撲65次，均未得逞。該軍打退敵人連續反撲，斃傷敵約3000人，鞏固地佔領了572.4高地。
第一階段反擊作戰，志願軍和人民軍均按預定作戰計劃，攻克了敵軍陣地，共打退敵1個排至1個團兵力的反撲160餘次。至10月5日結束，鞏固佔領6處陣地，其餘主動撤離，共殲敵8300餘人（其中美軍2000餘人）。
志願軍和人民軍發起全線性戰術反擊後，“聯合國軍”大為震動，以為我將發動全面攻勢。 9月24日，克拉克飛抵前線，與範佛里特及各軍軍長開會研討對策，並將預備隊美第45師前調，接替南朝鮮第8師防務，將預備隊南朝鮮第1師前調，接替美第3師防務。
10月3日，志願軍和人民軍決定在“聯合國軍”部署沒有大的變化之前，按原定計劃實施第二階段反擊作戰，並統一於6日開始動作；如有的軍尚未準備好，也應進行佯攻予以配合，以便分散敵人兵力、火力而予以更有力的打擊。
10月6日黃昏，志願軍第一線7個軍，共組織了1個團另13個連又23個排和35個班的兵力（按建制單位計算），在760門火砲支援下，在180公里的正面上，同時向“聯合國軍”防守的23處陣地發起攻擊。各突擊部隊在砲兵部隊和坦克部隊的配合下，迅速勇猛地突入敵人的陣地，先後佔領其陣地21處。其中除兩處陣地的敵人因為懼怕被殲而先行逃竄外，有16處陣地的守敵全部被殲，有3處陣地的守敵大部被殲。同日黃昏，志願軍第38軍的突擊部隊在猛烈炮火支援下，向被南朝鮮軍吹噓為“鋼鐵陣地”的“白馬山”猛攻，很快突破了敵人前沿陣地，並佔領了394.8高地主峰以北的6個山頭，守敵大部被殲。此後，敵我雙方又陸續投入兵力，在該高地及其附近山嶺上進行激烈的爭奪戰，一直戰鬥了9晝夜。戰至14日，我38軍為避免增大傷亡，撤出戰鬥返回原陣地。該軍在這次反擊戰鬥中，共殲敵9600餘人，但本部隊死亡6700餘人。 8日至21日，第65、第39、第15、第12、第68軍又先後進攻了敵人11處陣地，其中4處攻擊未成，其餘均達成預定目的。
10月12日，志願軍第15軍反擊391高地。此高地位於鐵原東北10多公里處，山勢險要，有敵人1個加強連駐守，是敵人安在志願軍前沿陣地前的1個“釘子”。把它拔掉，不僅可以改善志願軍第15軍防守態勢，而且可以對敵人形成威脅。從我軍前沿陣地到391高地，中間有3000米寬的開闊地。為縮短衝擊距離和保證戰鬥發起的突然性，在戰鬥發起的前一天晚上，將衝擊部隊該軍第29師的500多名戰士潛伏在距敵陣地只有60米的草叢裡。第二天上午，突然飛來4架敵機，在我軍潛伏區投下幾顆燃燒彈，烈火燒著了第9連戰士邱少雲的偽裝物，火焰往上冒。他身後有一條水溝，但邱少雲為了戰鬥的勝利和潛伏部隊的安全，忍受巨大痛苦，嚴守潛伏紀律，依然趴在原地，一聲不吭，一動不動，直至壯烈犧牲，以生命保證了戰鬥的順利發起。在邱少雲為了整體、為了勝利而勇於自我犧牲的精神鼓舞下，反擊部隊經過40分鐘激戰即攻占391高地，全殲敵1個加強連。此後，第87團與第44師第132團配合，在391高地同敵人反复爭奪，先後打退敵人7個營兵力的多次反撲，殲敵2700餘人，鞏固了陣地。由於該軍出色地完成了反擊任務，戰後受到志願軍司令部通報表揚。志願軍領導機關給邱少雲追記特等功，追授一級戰鬥英雄稱號。志願軍第15軍黨委追認他為中國共產黨黨員。朝鮮最高人民會議常任委員會追授他“朝鮮民主主義人民共和國英雄”稱號和金星獎章、一級國旗勳章。
按照原定計劃，志願軍於10月22日停止反擊，轉入正常防禦，志願軍首長鑑於敵人已於14日向上甘嶺地區發動了所謂的“金化攻勢”，戰況日益激烈，為配合上甘嶺地區的防禦作戰，決定將戰術反擊延續到10月底。遵照這一指示，23日以後，第65、第40、第39、第38、第15、第12軍又先後攻擊了14個目標，除3個目標攻擊未成，1個目標的守敵撤逃外，其餘均被攻克，守敵全部被殲。 10月31日，志願軍結束了第二階段戰術反擊作戰，共對48個目標反擊58次，鞏固佔領敵軍陣地11處，斃傷俘敵1.89萬餘人。這一階段的反擊作戰。因為是在統一計劃、同一時間在寬大正面上組織實施的，使敵人顧此失彼，全線告急。
中國人民志願軍全線性戰術反擊作戰，取得了重大勝利。據不完全統計，先後對敵連、排防禦陣地及個別營防禦陣地共60個目標進攻77次，打退敵排以上兵力反撲480餘次，經過反复爭奪，鞏固佔領敵陣地17處，共斃傷俘敵2.7萬餘人，繳獲各種火砲32門，各種槍2373支，擊毀各種火砲57門、坦克67輛、汽車74輛，擊落敵機183架，擊傷241架。志願軍為此付出了傷亡1萬餘人的代價。朝鮮人民在東線也對敵軍3個目標進行猛烈進攻，取得了殲敵1700餘人的勝利。在志願軍全線連續有力的反擊下，“聯合國軍”十分狼狽，8個師頻繁調動，疲於奔命，越來越處於被動挨打的地位。而志願軍和人民軍則愈戰愈強，進一步掌握了戰爭的主動權。
在全線戰術反擊作戰中，志願軍和人民軍貫徹積極防禦的思想和打小殲滅戰的原則，對進攻的目標，集中優勢的兵力、火力，採取突然動作，給敵軍以殲滅性打擊；在敵人反撲時，又在反復作戰中給以大量殺傷；然後依據情況，對攻克的陣地，凡可守者固守之，不能守者主動放棄，以保持主動。這種依托陣地的戰術性反擊，早在1951年9月便已個別地開始，而在這次反擊作戰中則表現為更有組織和更帶有全線性，它可以積小胜為大勝，用較小的代價，取得較大的戰果。 10月24日，中共中央、中央軍委在給志願軍的賀電中對這種戰法予以高度讚揚，指出；“此種作戰方法，繼續實行下去，必能製敵死命，必能迫使敵人採取妥協辦法結束朝鮮戰爭。”