战斗打响之后，范天恩担心阵地上的工事还没有修，士兵会伤亡很大，就打开步话机向一营喊话，结果步话机中响着的全是英语，那边的美军指挥官正吵成一团。范天恩只好命令二营用机枪火力支援一营三连的方向，以减轻前沿的压力。
一营营长王宿启更为三连是否能在那个紧靠公路、没有任何依靠的山包上顶住敌人而焦灼不安，他命令在三连阵地左侧的一连和右侧的二连都上好刺刀。
美军的第三次冲锋开始了。
这时是白天。
美军的飞机疯了一般，擦着中国士兵的头顶把大量的炸弹和燃烧弹投下来。美军的火炮也疯了，炮兵都知道，如果不突围出去就全完了，于是，炮弹密雨似的打在中国军队的阵地上。最前沿的三连阵地上弹片横飞，大火熊熊。
美军士兵冲上来了。
营长王宿启立即命令左侧的一连端着刺刀从侧面出击，肉搏战之后，美国士兵被刺刀逼下去，于是改为从三连的右侧攻击，但右侧的二连也端着刺刀扑了上来。
就这样，三连在正面顶，一连和二连在侧面支援。在刺刀的拼杀中，一、二连的伤亡巨大。
美军向松骨峰前沿攻击的兵力还在成倍地增加。
师长杨大易焦急地关注着三连的方向。他站在师指挥部的山头上，看见从药水洞到龙源里的公路上全是美军的汽车和坦克，多得根本看不到尽头。
美军第四次冲锋是在阵地上的大火烧得最猛烈的时候开始的。美军士兵已经冲上四班的阵地，四班的士兵们喊：“机枪！快打！”机枪由于枪管被烧弯，已不能射击了。机枪手李玉民从战友的尸体上拿起步枪向美国兵冲去。他的大腿被子弹穿了个洞，他用一颗子弹塞进伤口止血，然后就与敌人拼刺刀。四班的士兵们冲过来，美国兵扔下他就跑。眼睛看不见的三排长爬过来，要把李玉民背走，李玉民说：“你快去指挥，敌人又要打炮了！”
这时候，第三十八军军长梁兴初的电话来了，军长在电话里向范天恩发火，原因是侦察情报报告，在三二五团的防区，有四辆美军炮车通过公路向南跑了。“给我追回来！记住，不许一个美军南逃！”
范天恩立即派三营的两个连去追。为了歼灭四辆炮车在已经非常紧张的兵力中抽出两个步兵连，足以看出中国军队要一个不剩地将美军置于死地的决心。范天恩的两个步兵连翻山越岭抄近路，整整追了一天，最终把四辆美军炮车追上并歼灭了。
中午的时候，坚守松骨峰的三连只剩下不到一半儿的人了。连长戴如义和指导员杨少成烧毁了全部文件和自己的笔记本之后，与可以战斗的士兵们一起回忆了这个连队在其战争历史上所获得的各种称号：战斗模范连、三好连队、抢渡长江英雄连……最后他们的决心是：哪里最危险，我们两个人就要出现在哪里。
就在松骨峰、龙源里、三所里阵地的阻击战斗打到白热化的时候，彭德怀的电话打到了一一三师的指挥所，他问师政委于敬山：“敌人全退下来了，一齐拥向你们的方向，你们到底卡得住卡不住？”
于敬山回答：“我们卡得住！”
在龙源里阻击的是另一个三连，隶属于第三十八军一一三师三三七团。从这个连队正面攻击的除了美第二师的部队之外，还有美第二十五师和英军二十七旅。三连的中国士兵依靠阵地上坚硬的岩石地形，吃着用缴获来的黄油和面粉烙的饼，誓死不后退一步。为了打通这条路，在战斗最激烈的时候，美军出动了上百架飞机，整个龙源里阵地上山摇地动，坦克炮、榴弹炮、迫击炮和航空炸弹把阵地上坚硬的岩石整个“翻耕”了数遍，对自己的火力十分迷信的美国士兵对中国人能在这样的轰炸中活下来的本领油然生出一种敬畏的“宗教情绪”。在听说北援的敌人占领了一排的前沿阵地时，三连连张友喜带着十名士兵立即向敌人发起进攻，用刺刀把敌人压了回去。屡次失败的美军居然想出了这样一个办法：让自己的士兵伪装投降。一伙美军坐在汽车上举起白旗，示意投降。于是中国士兵派人下去接受投降，结果当中国士兵走近了的时候，汽车上的美国士兵突然开火，然后汽车开动迅速逃跑。美国士兵不知道，他们这样做恰恰让中国士兵树立起了同仇敌忾的信念，中国人性格中的这种激情一旦被激发起来，他们会变得更加凶猛顽强。
三连的阵地始终处在美军的南北夹击之中，南逃的美军和北上增援的美军有时几乎已经“会师”。战后美第二师的军官回忆道：“我们甚至看见了增援而来的工耳其坦克上的白色的星星。”但是，在三连打到全连官兵所剩无几、弹药已经用尽的情况下，南北两边的美军始终没能会合。
龙源里的“闸门”始终紧紧地关闭着。
下午13时，攻击松骨峰阵地的美军开始了第五次冲锋。
由于中国军队的合围越来越紧，美军的命运已经到了最后时刻。参加向松骨峰冲锋的美军增加到上千人，美军出动了飞机、坦克和火炮，向这个公路边的小山包进行了长达40分钟的猛烈轰炸。三连的士兵在根本没有任何工事可以藏身的阵地上蹲在弹坑里，然后突然冲出来向爬上来的美军射击。
随着美军的冲锋一次次被打退，美军投入冲锋的兵力越来越多，而在松骨峰阵地上的三连可以战斗的人越来越少了，排长牺牲了，班长主动代理，班长牺牲了，战士主动接替，炊事员和通信员也参加了战斗。指导员杨少成的子弹已经没有了，他端着刺刀冲向敌人，当数倍于他的美国士兵将他围住的时候，他拉响身上剩下的最后一颗手榴弹，喊了一声：“同志们，坚决守住阵地！”然后在手榴弹爆炸之际和敌人抱在一起。中国士兵们看见自己的指导员就这样牺牲了，他们含着泪呐喊：“冲呀！打他们呀！”士兵们向已经拥上阵地的黑压压的美军冲过去。
这是三连的最后时刻，也是那些亲眼目睹了松骨峰战斗的美国人记忆深刻的时刻。没有了子弹的中国士兵腰间插着手榴弹，端着寒光凛凛的刺刀无所畏惧地迎面冲了过来。刺刀折断了，他们抱住敌人摔打，用拳头、用牙齿，直到他们认为应该结束的时候，他们就拉响了身上的手榴弹。共产党员张学荣是爬着向敌人冲上去的，他已经身负重伤，没有力气端起刺刀，他爬到美军中间拉响了在牺牲的战友身上捡来的四颗手榴弹。一个叫邢玉堂的中国士兵，被美军的凝固汽油弹击中，浑身燃起大火，他带着呼呼作响的火苗扑向美军，美军在一团大火中只能看见那把尖头带血的刺刀。美军士兵在这个“火人”面前由于恐惧而浑身僵硬，邢玉堂连续刺倒几个敌人，在他生命的最后时刻，他紧紧抱住一个美国兵，咬住这个美国兵的耳朵，两条胳膊像铁钳一样箍住敌人的肉体，直到两个人都烧成焦炭。
美军的第五次冲锋终于失败了。松骨峰的三连阵地上只剩下了七个活着的中国士兵。
松骨峰阵地依然在中国士兵手中。
松骨峰战斗最后结束的时候，一个从中国来到朝鲜的名叫魏巍的作家和一一二师师长杨大易一起走上了三连的阵地。阵地上，在几百具美军士兵的尸体和一片打乱摔碎的枪支中间，他们看见了牺牲的中国士兵仍保持着的死前热血贲张的姿态。他们手中的手榴弹上粘满了美国兵的脑浆，嘴上还叼着美国兵的半个耳朵。那个名叫邢玉堂的战士的尸体还冒着余烟，他的手指已经插入他身下那个美国兵的皮肉之中。作家魏巍将松骨峰战斗写成了那篇著名的通讯，名为：《谁是最可爱的人》。
就在这天黄昏，范天恩的三三五团反守为攻，全团出击了。
同时，在各个方向围歼美军的中国军队也开始了最后的攻击。
在黄昏落日的映照下，在军隅里、凤鸣里、龙源里之间，被围困的美军被切成一个个小股，受到从四面压上来的中国士兵的追杀。企图解救美国士兵的美军飞机飞得很低，四处逃命的美国士兵向天空摇晃着白毛巾，但是中国士兵也学着他们的样子摇晃起白毛巾，于是美军飞行员只能在一种不知所措的状态之中向大本营不断地报告着一句话：“完了，他们完了！”
夜幕降临了。
朝鲜战场上的黑夜是为美军准备的坟墓。
第三十八军副军长江拥辉登上指挥所的最高处，他看见了令任何身经百战的指挥官仍会感到惊心动魄的场景：
我站在高处，放眼南望，冷月寒星辉映的战地，阵阵炸雷撕裂天空，“轰隆隆，轰隆隆”连绵不断。几十公里长的战线上，成串成串的曳光弹、照明弹、信号弹在空中交织飞舞，炮弹的尖啸，手榴弹、爆破筒、炸药包发出的闷哑的爆炸声，在峡谷中回响不息。敌我双方在公路沿线犬牙交错的激烈战斗，那是我从戎几十年，从未见到过的雄伟、壮阔的场面。敌人遗弃的大炮、坦克、装甲车和各种大小汽车，绵延逶迤，一眼望不到头，到处是散落的文件、纸张、照片、炮弹、美军军旗、伪军“八卦旗”以及其他军用物资……这天晚上，也是志愿军司令部最紧张的一个晚上。彭德怀披着大衣，整夜不停地起草电报，根本不吸烟的他开始向参谋伸手要烟。他已经连续六个昼夜没有合眼了，他面容消瘦，眼睛青肿，嘴唇开裂，但当前线传来胜利的消息的时候，他显得极其兴奋，亲自起草了一个嘉奖电报：
梁、刘转三十八军全体同志：
此战役克服了上次战役中个别同志某些过多顾虑，发挥了三十八军优良的战斗作风，尤以一一三师行动迅速，先敌占领了三所里、龙源里，阻敌南逃北援。敌机坦克各百余终日轰炸，反复突围，终未得逞。至昨（三十日）战果辉煌，计缴仅坦克汽车即近千辆，被围之敌尚多。望克服困难，鼓起勇气，继续全歼被围之敌，并注意阻敌北援，特通令嘉奖，并祝你们继续胜利！中国人民志愿军万岁！三十八军万岁！
在汉语的词汇中，“万岁”一词是有其特殊含义的，是不能随便使用的，它是至高无上的人物和事物才能使用的专用词汇。
中国战争史上以前没有、现在依然没有哪支部队能被称之为“万岁”。这个嘉奖电报起草好之后，连几个副司令员都对这个“万岁”的称呼提出了异议，汉语中赞扬的词汇很多，能不能换一个，但是彭德怀坚持“万岁”。
据说，在第一次战役后受到彭德怀痛骂的第三十八军军长梁兴初，在前线接到彭德怀的这个电报的时候，流了泪。
志愿军总部电报发出的时候，第三十八军的士兵们正在公路上清理缴获的美军物资。根据副军长江拥辉的回忆，当时，一名中国士兵在摆弄一台美军的收音机时，收音机里传出的一首歌曲令在场的所有中国士兵们愣住了。
收音机里播音员说的是中国话：“这里是中央人民广播电台，现在播送中华人民共和国国歌。”
自出国以来便在生死中搏斗的第三十八军的士兵们，脸上烟火斑驳，身上衣衫褴褛，他们围着这台收音机站在硝烟缭绕的公路上一动不动。
起来，
不愿做奴隶的人们！
把我们的血肉，
筑成我们新的长城！
中华民族到了最危险的时候，
每个人被迫着发出最后的吼声！
起来！起来！起来！
我们万众一心，
冒着敌人的炮火，前进！
冒着敌人的炮火，前进！前进！！
前进进！！！