第四次戰(zhàn)役結(jié)束之后，志愿軍雖然取得了勝利，但是消滅的敵人有生力量不是很多，戰(zhàn)果不是很大，未能阻止聯(lián)合國(guó)軍的進(jìn)攻。1951年四月，志愿軍召開(kāi)黨委會(huì)議，研究第五次戰(zhàn)役的問(wèn)題。會(huì)議總結(jié)了第四次戰(zhàn)役的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出進(jìn)行第五次戰(zhàn)役的規(guī)劃。最后決定粉碎敵人正面進(jìn)攻和側(cè)面登陸之前實(shí)施反擊，消滅敵人的有生力量，奪回主動(dòng)權(quán)。

前三次戰(zhàn)役中志愿軍打得非常漂亮，標(biāo)志性的勝利就是占領(lǐng)漢城和麥克阿瑟被解職。但到了第四次戰(zhàn)役，志愿軍“月光攻勢(shì)”（夜戰(zhàn)）和“禮拜攻勢(shì)”（隨身攜帶的干糧物資只夠7天）的特點(diǎn)已被新任的“聯(lián)合國(guó)軍”司令李奇微所掌握，最后吃了虧，丟掉漢城。

于是彭德懷專門回國(guó)見(jiàn)毛澤東，得到更多兵力增援，于是在開(kāi)打之前，彭德懷致電毛澤東，說(shuō)：“這次戰(zhàn)役是極為重要的，是一場(chǎng)大惡戰(zhàn)。即使付出五六萬(wàn)人的代價(jià)，也要消滅敵人幾個(gè)師”，毛澤東批準(zhǔn)了彭德懷的作戰(zhàn)預(yù)案。1951年4月22日，第五次戰(zhàn)役正式打響。

1951年4月19日，在志愿軍逐步后撤的引誘下，美軍第25、第24師先頭團(tuán)進(jìn)至鐵原附近之藥泉洞、文惠里地區(qū)鑒于鐵原正面之?dāng)硲B(tài)勢(shì)已經(jīng)突出，中朝兩軍決定于4月22日黃昏向敵發(fā)起反擊。4月22日17時(shí)，在西起開(kāi)城東至鱗蹄200千米長(zhǎng)的戰(zhàn)線上，志愿軍幾千門火炮發(fā)起轟擊，聯(lián)合國(guó)軍”的前沿陣地被打垮。朝鮮戰(zhàn)場(chǎng)上的第五次戰(zhàn)役開(kāi)始了!志愿軍左、中、右三個(gè)集團(tuán)共20余萬(wàn)人，同時(shí)向敵人發(fā)動(dòng)了排山倒海般的攻勢(shì)。

但是戰(zhàn)役一開(kāi)始發(fā)動(dòng)，志愿軍后方的所三登（平壤以東，成川以南）地區(qū)后勤倉(cāng)庫(kù)就被聯(lián)合國(guó)軍空軍轟炸，損失大量的糧食物資。到了25日，志愿軍經(jīng)過(guò)連續(xù)三晝夜的作戰(zhàn)，在加平地區(qū)對(duì)美軍側(cè)翼造成嚴(yán)重威脅。此時(shí)，聯(lián)合國(guó)軍不斷有續(xù)進(jìn)行后撤，他們晚上撤退30公里，白天則迅速轉(zhuǎn)入防御，面對(duì)志愿軍的進(jìn)攻，則強(qiáng)大的火力和空軍優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)阻滯志愿軍，而志愿軍采取多鉗合擊的方式應(yīng)對(duì)。

雙方就在這樣的情況下互相試探，美軍的主力部隊(duì)白天撤退，擔(dān)任掩護(hù)的機(jī)械化部隊(duì)則在黃昏撤退。也是每天約退十五至二十公里，算一下里程基本上是志愿軍一夜的行程數(shù)。但是志愿軍未能有效抓住美軍并給以殺傷，反而在拂曉時(shí)進(jìn)入美軍預(yù)先設(shè)下的埋伏圈里面，遭受美軍優(yōu)勢(shì)飛機(jī)大炮的火力攻擊，承受了巨大的傷亡。

另外一面，志愿軍的第19兵團(tuán)占領(lǐng)了國(guó)祀峰、梧琴里地區(qū)，第三兵團(tuán)進(jìn)至自逸里、富坪里地區(qū)，于是美軍主力撤至漢城，志愿軍這一階段的攻勢(shì)結(jié)束。可以說(shuō)第五次戰(zhàn)役第一階段也正式結(jié)束，從4月22日開(kāi)始發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，到4月29日停止進(jìn)攻，打了七天。

到了5月16日，志愿軍為了取得更大的戰(zhàn)果，于是聯(lián)合朝鮮人民軍，在東線地區(qū)發(fā)起了第二次攻勢(shì)，為第五次戰(zhàn)役的第二階段。這一階段，志愿軍集合3兵團(tuán)和9兵團(tuán)，集合人民軍3個(gè)軍團(tuán)向東部戰(zhàn)線的韓國(guó)軍隊(duì)的陣地發(fā)動(dòng)猛攻，當(dāng)時(shí)就擊破了3個(gè)韓國(guó)師的防線，韓軍丟棄裝備四散逃入深山。東面戰(zhàn)線被兩國(guó)軍隊(duì)突入防線十幾公里。

此時(shí)，美軍反應(yīng)過(guò)來(lái)，迅速出動(dòng)飛機(jī)炸毀被韓國(guó)軍隊(duì)丟棄的剩余裝備，之后美軍第2步兵師堅(jiān)守住了陣地，使之前的突破口不能擴(kuò)大。同時(shí)，聯(lián)合國(guó)軍從西線迅速增援部隊(duì)，并利用其優(yōu)勢(shì)的空軍和大量炮火封閉了突破口。

到了5月21日，由于志愿軍攜帶的彈藥糧食等物資基本消耗殆盡，被迫停止了進(jìn)攻，開(kāi)始北撤。此時(shí)，聯(lián)合國(guó)軍使用其特遣部隊(duì)在全面的戰(zhàn)線上發(fā)動(dòng)反擊，企圖合圍的志愿軍后側(cè)部隊(duì)。于是兩國(guó)軍隊(duì)開(kāi)始互相掩護(hù)對(duì)方撤退，朝鮮人民軍在華川水庫(kù)附近的拼死抵抗，損失慘重，順利幫助大部分志愿軍成功撤退，但是志愿軍3兵團(tuán)遭到了慘重的損失。

5月22日，聯(lián)合國(guó)軍發(fā)動(dòng)全面反攻，志愿軍因?yàn)檫B續(xù)作戰(zhàn)比較疲勞而且后勤也不足了，全面北退。結(jié)果在5月24日的時(shí)候，志愿軍180師因?yàn)檠谧o(hù)大部隊(duì)北撤結(jié)果被截?cái)嘣谌司€以南地區(qū)，無(wú)法回去。5月25日，當(dāng)日，第60軍令第181師向淮甘里反擊，接應(yīng)第180師，但因通信聯(lián)絡(luò)失靈，未能實(shí)現(xiàn)。
到了5月28日夜，在徹夜苦戰(zhàn)中，第180師始終無(wú)法突出重圍，最后建制基本打沒(méi)了師長(zhǎng)鄭其貴最終下令分散突圍。在突圍中被打散的指戰(zhàn)員們，有許多人藏入深山打游擊，以挖野菜、摘野果捕食青蛙等維持生存，時(shí)間最長(zhǎng)的堅(jiān)持戰(zhàn)斗達(dá)420天之久。此次轉(zhuǎn)移，第180師共損失七八千人，有5000多人被俘，大部分戰(zhàn)后被送往臺(tái)灣，抗美援朝戰(zhàn)場(chǎng)上志愿軍損失最慘重的一次。

同時(shí)志愿軍其它部隊(duì)也遭到了包圍，損失也不小，不得不撤退。于是聯(lián)合國(guó)軍一直推進(jìn)，在鐵原金化這一線被志愿軍63軍擋住，聯(lián)合國(guó)軍多次進(jìn)攻，志愿軍死守鐵原一線，戰(zhàn)斗極其慘烈，在付出巨大損失之后，最終阻擋住了聯(lián)合國(guó)軍的進(jìn)攻，穩(wěn)住了局勢(shì)，這就是著名的鐵原阻擊戰(zhàn)。6月10日，聯(lián)合國(guó)軍停止了進(jìn)攻，第五次戰(zhàn)役到此結(jié)束。

第五次戰(zhàn)役為抗美援朝戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)以來(lái)的最大規(guī)模的一次戰(zhàn)役，之后戰(zhàn)場(chǎng)上沒(méi)有再發(fā)生這樣大規(guī)模進(jìn)攻戰(zhàn)役。于是雙方轉(zhuǎn)入了持久的陣地攻防戰(zhàn)，就是以山頭為目標(biāo)反復(fù)爭(zhēng)奪。