1953年5月27日，东线志愿军第20兵团的第60、第67军发扬积极主动作战的精神，开始将攻击规模扩大到夺取南朝鲜军营的阵地：随后又在金城以东北汉江两侧连续夺取南朝鲜军团的阵地。志愿军第一线其他各军和朝鲜人民军第一线各军团也按照预定计划积极向当面之敌进行反击。
27日晚，第67军第201师以4个连的兵力，在200门火炮支援下，攻占金城西南栗洞南山及其毗邻的690.1高地东北、西北两山腿，歼敌1个连另6个排，并击退敌1个排至5个连反扑41次，共毙伤俘敌1750余人。同日晚，第60军第180师以4个连兵力，向北汉江东949.2高地以北的方形山发起进攻。该山有6个山头及3个山腿，像屏风一样掩护着南朝鲜第5师主阵地949.2高地，守敌为该师两个连及配属部队共450余人。为达到战斗发起的突然性，战前第180师在方形山正面挖掘出击坑道130米，直抵距攻击目标仅80米处，以1个连潜入出击坑道，3个连潜入敌纵深侧翼松林内。
攻击开始时，突然以八二迫击炮以上火炮108门猛烈射击，一举摧毁敌表面工事达60%。潜伏部队乘机在正面和侧翼分9路同时对敌猛烈冲击，打敌措手不及，仅14分钟即全部占领敌表面阵地，尔后又用打坑道战的办法，全歼了固守坑道之敌。5月28日至6月4日，南朝鲜军投入4个营另2个连的兵力，在100余架次飞机和大量炮兵支援下反扑50余次。第180师均予击退。第180师此次战斗共歼敌1130余人。
5月28日，西线志愿军第19兵团也开始第二次进攻作战。第46军以11个排的兵力，在八二迫击炮以上火炮150门支援下，同时向长湍以北马踏里西山、梅岘里东南山土耳其旅1个连另2个排和坪村南山英联邦师1个连发起攻击。仅经十分钟战斗，即将上述几处守敌全歼，尔后又击退敌人23次反扑，巩固了阵地。这次战斗共歼敌1320余人。
志愿军进攻作战的节节胜利，有力地配合了停战谈判斗争。5月25日，美方撤回了无理要求扣留朝鲜人民军被俘人员的方案，基本上同意朝中方面5月7日所提“将不直接遣返的其余战俘继续留在原拘留地交由中立国进行遣返安排”的方案，停战谈判有了较大进展，可望很快达成全部协议。然而就在这时，南朝鲜李承晚集团阻挠、破坏停战谈判的活动加剧，叫嚣“反对任何妥协”，要“进军鸭绿江”，“单独打下去”，要强迫扣留朝鲜人民军被俘人员，并指使其谈判代表退出谈判，还在汉城、釜山等地导演了反停战的所谓“群众游行”。
根据这种形势，志愿军领导人于6月1日发出关于调整部署的命令，指出：为使此次战役打得更策略一些和使新入朝的部队迅速开赴一线得到作战锻炼，反击作战对象改为以南朝鲜军为主，求得大量歼灭其有生力量，对英国及其他国家的军队暂不攻击，对美军也不作大的攻击（只打1个连以下的目标）。命令新入朝的第16、第54、第21军立即开赴第一线，准备投入作战。第16军归第9兵团指挥，接替第23、第24军平康接合部各1个师的防务：第54军集结谷山地区，为志愿军预备队。
6月4日，第20兵团召开作战会议，决定以第60、第67两个军互相配合，集中力量进一步打击金城以东北汉江两侧的南朝鲜第8、第5两个师，分别攻击敌人各1个团的阵地并准备粉碎敌人从纵深机动两个师以上的兵力的反扑。
第60军准备以3个团兵力，向北汉江东侧883.7高地、973高地、902.8高地等南朝鲜第5师第27团阵地发起进攻。这一地区是南朝鲜军防御的突出部，山势崇峻，地形复杂，不便通行。南朝鲜军阵地高于志愿军阵地，可以居高临下，实施严密的炮火封锁。志愿军若以通常手段接近敌人，必然拖长接敌时间，增大部队伤亡，难以保持突击力量，也容易失掉战机。
为了缩短攻击距离，减少伤亡，保持发起进攻的突然性，第60军在战斗发起前一天晚上，将进攻部队13个步兵连、4个营部、1个团指挥所共3000余人，秘密进入距敌前沿较近的有利地形和森林内隐蔽潜伏。这么大量的部队在敌人眼皮底下潜伏，是相当困难的，他们进行了非常严密细致的组织实施工作。战士们为了避免洋镐、水壶碰响，便缝了布套。潜伏时不能抽烟，大家都把卷烟纸和烟丝上缴。进入潜伏区时。后面的人踏着前面人的脚步前进。上坡先把活动的石头搬掉，再回头轻轻地拉第二个人，下坡一个挨一个地坐在地下，慢慢往下溜。衣服挂破了，脸手刺出了血，都忍耐着。在敌阵前潜伏下来更是难熬，嗓子多痒也不能咳嗽，困倦了轮班休息，遇有打鼾和说梦话的都赶忙推醒。
特别是当敌人炮火打到潜伏区，身体被炸着的时候，战士们自觉遵守铁的纪律，顾全大局，忍受着剧烈的疼痛，甚至直到流尽最后一滴血。在潜伏过程中，出现了15名邱少云式的英雄战士。542团第8连战士苟子清，被敌炮弹皮击中腰部，肠子滑出腹外，他把肠子塞了回去，用毛巾堵住伤口，一声不吱地坚持着，表现了最大的坚韧精神，直至光荣牺牲。就这样，3000余人的庞大队伍在敌人的眼皮底下潜伏了19个小时而未被敌人发觉，创造了战争史上的奇迹。
6月10日第60军发起进攻时，第20兵团原任代司令员郑维山、政治委员张南生和新任司令员杨勇、政治委员王平，均亲临前线指挥作战，第3兵团司令员许世友也来观战。第60军集中八二迫击炮以上火炮259门向敌阵地实施了20分钟的火力急袭，敌人的工事有70%被炮火摧毁。接着在敌阵前潜伏的部队如离弦之箭，从北、东两个方向，多路、多梯队迅速向敌进行突击，很快突破了敌人前沿阵地。在向敌纵深挺进的过程中，遇到了敌人的炮火拦阻和步兵的顽强抵抗，但进攻部队勇猛穿插，奋力攻击，势不可挡。
担任主攻883.7高地的第181师第543团第7连，遭敌炮火压制，连长、排长全部伤亡，卫生员主动代理连长重整组织，继续冲击，最后全连仅剩7人，终于在第3连第2排配合下占领了883.7高地。担任主攻973高地的第181师第542团第8连，因突破口正面崖高坡陡，几次攀登都未上去，指挥突击的营长负伤，连长牺牲，教导员带领连队从右侧迂回才得以突破。
但当进到离主峰100米时，被铁丝网拦住去路，两个爆破手去爆破，中途负伤倒下，连队被敌炮火压在铁丝网附近不能前进，如不很快冲上去，敌人就会跑掉。这时后续部队还在不断地跟进，如聚集在这里，必然增加伤亡。在这关键时刻，火箭筒班班长李云峰，毅然伏在铁丝网上，让战友们踏身而过。这样连过两道铁丝网，李云峰的衣服全被撕破，上身被铁刺刺了许多伤痕，不断流血，全身颤抖，满头大汗。他咬紧牙关，用尽所有力量从铁丝网上爬起来，踉跄地向前追赶部队，摔倒了爬起来再走，走不动就爬行。
但没爬多远，面前又一道铁丝网拦住去路，从另一突破口插上来的一支冲击部队又被挡在铁丝网边。瘫倒在地的李云峰鼓足力气，—翻身又扑在铁丝网上，以嘶哑的声音喊道：“快到主峰了，为了胜利，从我身上过吧!”部队过完之后，李云峰又被炮弹炸伤了6处，昏了过去，当他被战友们救醒时，部队已冲上主峰。李云峰荣立一等功。就是这些英雄的英勇拼搏，经50分钟战斗，全歼了883.7高地、973高地、902.8高地一线守敌，首创进行阵地战以来一次进攻作战歼敌1个团的范例。
第60军在此次进攻作战中步炮协同得好，并把巧妙的指挥和部队的英勇顽强相结合，因而取得了毙伤俘敌14800余人的重大战果。
根据第20兵团为了掌握主动，两个军要相互配合有节奏地交替进攻的意图，继第60军之后，第67军于6月12日以3个团的兵力，在八二迫击炮以上火炮308门、坦克8辆支援下，向南朝鲜第8师第20团据守的金城以东北汉江西侧座首洞南山（十字架山）发起进攻。南朝鲜军称座首洞南山为“模范阵地”、“京堡垒”，经常组织军官到此参观。第67军第200师第600团第3营机枪连在掩护步兵分队冲击时，1挺重机枪枪架被敌炮击毁，无法射击。而这时，进攻部队被敌人火力阻于山坡上不能前进。
在这紧急时刻，战士任西和用双手托起火热的机枪身，以身体当枪架让射手射击了2000余发子弹，掩护战友向前冲击。任西和的双手和两臂被打红了的枪身烫伤，他强忍剧疼，把全身的力量集中到托枪的两手上。排长见此情景，跑过来代替任西和当枪架，但刚刚打了几十发子弹，任西和为了让排长指挥部队冲击，又迅速将枪身夺过来。敌人也集中火力向这重机枪还击。任西和全身7处负伤，但不吭一声，直到光荣牺牲。
从另一个方向攻击主峰的第600团第2营地5连，在通过敌人猛烈炮火封锁的一条山沟时，连长、指导员都负了重伤，突击排排长任志明主动代理连长带领部队迅猛冲击，并机智地指挥火箭筒手、爆破手连续摧毁敌人几个火力点。仅用25分钟即占领主峰表面阵地，尔后迅速转入对坑道内的敌人作战。敌人依托坑道的发射点。使用火焰喷射器等顽抗。任志明又带领战士们勇敢敏捷地用爆破等办法，逐段歼灭了坑道内的敌人。任志明荣立一等功，获二级战斗英雄称号。
在激烈地进行坑道战的时候。担任红旗手的战士陈仁华，—手举着红旗，—手用炸药炸毁挡住去路的敌人地堡。排除了前进的障碍。迅速把红旗插上主峰。随后。他又用反坩克手雷和手榴弹打退敌人的反扑，使红旗牢牢地在主峰上飘扬，迎来了后续部队。陈仁华荣立特等功。
第67军在反击作战中共毙伤俘敌13500余人，志愿军司令部予以通报表扬。
在志愿军第20兵团向北汉江两侧之敌发起进攻的前后，西线第9兵团所属第23、第24军和东线朝鲜人民军第3、第7军团也先后向敌22个营以下阵地发起进攻，共毙伤俘敌1.1万余人。
6月8日，停战谈判双方达成了遣返战俘的协议。6月15日，停战谈判全部达成协议，按照双方实际控制线划定军事分界线的工作即将完成，签署停战协定在即。为了促进停战的实现，志愿军司令部于15日19时命令各部队：“从6月16日起，一律停止主动向敌人攻击，但敌人向我发动任何进攻，则应坚决给以打击。”
此次进攻作战，志愿军先后对“联合国军”和南朝鲜军51个团以下阵地攻击65次，61次获成功，全部或大部歼灭了守敌，共计毙伤俘敌4.1万余人。志愿军伤亡1.7万余人。