1951年4月，聯(lián)合國軍開始掌握一定的優(yōu)勢，中華人民共和國軍隊國內(nèi)增援兵團于4月16日陸續(xù)抵達后，朝鮮戰(zhàn)場上的志愿軍總兵力首度超過聯(lián)合國軍，在數(shù)量上處于上風[165]。4月8日，志愿軍位于三登的后勤倉庫被美機發(fā)現(xiàn)猛炸，大部被毀，共損失口糧300萬斤，豆油33萬斤，軍衣40多萬套等[166]:488-489。4月11日，麥克阿瑟被解職，由美軍第八集團軍司令李奇微接任；4月22日，中國人民志愿軍和朝鮮人民軍發(fā)起第五次戰(zhàn)役[122]:151。4月22日，志愿軍以20萬兵力[167]5月16日黃昏，志愿軍和朝鮮人民軍以9個軍兵力突破聯(lián)合國軍防線，開始第五次戰(zhàn)役第二階段作戰(zhàn)，經(jīng)過5天激戰(zhàn)，擊潰韓國國軍第五師和第七師，殲敵1.7萬余人；志愿軍180師在這次作戰(zhàn)中擔負穿插任務(wù)，只帶7天干糧和部分彈藥[110]:7。180師在后撤轉(zhuǎn)移中，因部隊疲勞等，在春川西北地區(qū)被敵軍割斷，傷亡較大[166]:499。志愿軍1個軍只有198門火炮，不及美軍1個師（476門）一半；志愿軍僅有800輛汽車，已被美軍飛機炸毀600輛[110]:8。5月20日，美軍和韓國國軍憑借高度機械化，很快堵塞志愿軍打開之缺口，5月21日彭德懷電告毛澤東并指示各部隊停止追擊；美軍待志愿軍“禮拜進攻”（進攻一星期左右）后，就用“磁性戰(zhàn)術(shù)”大舉反撲[110]:8。在志愿軍的全面攻勢結(jié)束后，聯(lián)合國軍開始發(fā)動攻勢，逼進鐵原、漣川，志愿軍63軍奉命堅守鐵原，減緩了聯(lián)合國軍的進攻速度。最終，志愿軍全線撤退約40公里后在鐵原一線拼死阻止住聯(lián)軍的進攻，聯(lián)合國軍第二次跨進三八線，美軍的彈藥量是平常五倍密集炮擊，被稱為“范弗里特彈藥量”，單一炮兵營在24小時內(nèi)就射擊12,000發(fā)以上進行無間歇炮幕，志愿軍奉命孤軍斷后的第三兵團60軍180師陷入重圍，損傷過半，剩余5,600余人突圍至三八線以北[168]。由于師黨委會通過全師分師分散突圍[110]:8-9，師大量官兵犧牲，數(shù)千人被俘，占朝鮮戰(zhàn)爭中全部志愿軍被俘人數(shù)1/3以上[110]:11。6月10日，第五次戰(zhàn)役結(jié)束，中國人民志愿軍和朝鮮人民軍把戰(zhàn)線穩(wěn)定在三八線附近地區(qū)；從此，朝鮮戰(zhàn)爭進入相持階段[122]:153。6月中旬，毛澤東告訴鄧華，要他負責傳達新指導(dǎo)方針：“充分準備持久作戰(zhàn)和爭取和談，達到結(jié)束戰(zhàn)爭”；在軍事上概括出“持久作戰(zhàn)、積極防御”方針[122]:159。
中華人民共和國方面的戰(zhàn)役結(jié)果統(tǒng)計是殲滅聯(lián)軍8萬2千多人，為五次大戰(zhàn)役中殲敵最多的一次。志愿軍傷亡是8萬5千多人，尤其是后期的撤退行動中，傷亡達1萬6千人，其中損失最慘重的是第180師，負傷、陣亡和失蹤的總數(shù)字為7,644人[169]。聯(lián)軍方面的戰(zhàn)役結(jié)果統(tǒng)計是，4月攻勢期間殲滅敵軍75,000人[170]，韓國方面的統(tǒng)計則是五月攻勢期間殲滅敵軍100,000人，總戰(zhàn)果超過20萬人。
