美军被围部队为打开通路，连续不断地猛攻志愿军阵地。志愿军部队一面对被围美军展开攻击，一面坚决抗击美军反扑。

29日，美军陆战第1师猛攻死鹰岭和富盛里阵地。志愿军第58师第172团第3连连长***率领1个排扼守死鹰岭1071.1高地，连续击退美军8次进攻，最后抱起炸药包，冲入敌群，与敌同归于尽，保住了阵地。

第60师在富盛里、小民泰里一线阵地击退英美军多次进攻，并乘胜向古土里方向实施反击，毙伤俘敌近千人。根据战场情况，第9兵团决定集中力量逐次歼灭被围美军。30日晚，第27军集中第80师和第81师主力对新兴里美军第7师第31团级战斗队（加强团）发起进攻，激战两日，将其全歼。

此战之后，东线“联合国军”全线动摇，长津湖地区的美军开始向南突围。志愿军以预备队第26军投入战斗，克服天寒地冻、粮弹缺乏、冻伤减员严重等困难，对美陆战第1师展开围追堵截。

12月12日，美军陆战第1师余部在美军第3师的接应下撤回五老里。“联合国军”在东西两线遭到沉重打击后，麦克阿瑟于12月3日命令部队向“三八线”实施总退却。

志愿军乘胜展开战役追击。在西线，志愿军和人民军于6日收复朝鲜民主主义人民共和国临时首都平壤，并继续向“三八线”推进。

23日，志愿军西线各军进至金川、九化里、朔宁、涟川、铁原、华川等地区，人民军第1军团越过“三八线”，解放延安半岛和瓮津半岛，第2、第5军团各一部进占春川、加平。在东线，人民军部队于9日收复元山，切断了美军、南朝鲜军的陆上退路。美军和南朝鲜军遂撤往咸兴、兴南地区。

志愿军第26、第27军同人民军第3军团继续追击，17日占领咸兴，19日占领涟浦机场，24日收复兴南地区。美军第10军等部在300余艘舰船的接应下从海上撤退。第二次战役遂告结束。

第二次战役，中国人民志愿军和朝鲜人民军彻底粉碎了“联合国军”占领全朝鲜的企图，解放了朝鲜北半部除襄阳外的全部地区，将战线推至“三八线”，并占领“三八线”以南瓮津半岛和延安半岛，迫使“联合国军”由进攻转入防御，从根本上扭转了朝鲜战局。

在作战中，志愿军基本歼灭南朝鲜军第7、第8师，歼灭土耳其旅大部和美军第7师1个加强团，给予美军第2师、陆战第1师以歼灭性打击，重创美军第25师、骑兵第1师，共毙伤俘敌3.6万余人，其中美军2.4万余人，美军第8集团军司令W.H.沃克也在撤退中身亡。此外，并缴获与击毁各种炮1000余门、汽车3000余辆、坦克与装甲车200余辆，缴获飞机6架。志愿军在此次战役中伤亡3万余人。

第二次战役历时29天，是抗美援朝战争中战略意义最为重大的一次胜利。这一胜利，大大超过了***在志愿军入朝时及第二次战役前的预想。随着志愿军收复平壤、元山，美军开始大撤退，一直退到了三八线以南地区。志愿军不但彻底粉碎了“联合国军”所发动的“圣诞节攻势”，而且将战线由清川江推至三八线，收复了三八线以北（除襄阳外）的全部领土，解放了三八线以南的瓮津半岛及延安半岛，彻底扭转了朝鲜战局。

志愿军取得的胜利震惊了世界，在全世界打出了新中国的国威军威。正如美国《纽约先驱论坛报》所称的，这是“美国陆军史上最大的败绩”。它打破了美军不可战胜的神话，在国际舞台上彻底改变了中华民族在近代一直落后挨打的形象，作家魏巍还将抗美援朝战争第二次战役松骨峰战斗写成了那篇著名的战地通讯：《谁是最可爱的人》。

至此，再也没有人会认为中国的这支“农民武装”式的军队是一支可以轻易侮辱的力量了。