朝鲜停战谈判期间，朝中人民军部队在横贯朝鲜的250公里战线上构筑了铜墙铁壁的防御阵地，不仅把战线稳定在三八线附近，而且进行了多次胜利的反击，开展了积极防御的阵地战。经过5次战役以后，敌人退守到三八线以南，战线缩短，加强了兵力和装备，给朝中人民部队歼灭敌人的重兵集团增加了新的困难。根据这一情况，我军为争取时间，改善装备，提高战术技术水平，将原来的“以运动战为主与部分阵地战、敌后游击战相结合”的战略方针，改为采取“持久作战，积极防御”的战略方针。
还在停战谈判刚刚开始的时候，毛泽东就向志愿军发出明确指示：“在谈判期间内敌军可能对我来一次大的攻击，在后方则举行大规模的轰炸，以期迫我订立城下之盟。如遇敌军大举进攻时，我军必须大举反击，将其打败。”
美军战地指挥官范弗里特不甘心于过去5次战役的失败，从1951年5月22日起，一面派遣空军狂轰烂炸朝鲜北部的和平城镇和乡村，一面发动了所谓“夏季攻势”。在停战谈判开始后，他调集了7个师的兵力，向北汉江以东至东海岸约80公里地段的朝鲜人民军进攻，朝鲜人民军在后方洪水泛滥成灾，敌人进行空中“绞杀战”，供应十分困难的情况下，英勇抗击与敌激战1个月，敌人虽突入朝鲜人民军阵地2—8公里，却付出7. 8万余人的代价。
志愿军为配合人民军夏季防御作战开始了对敌人的战术性反击作战。战术性反击战是指在前线若干地段，集中优势兵力和炮火，对敌人前沿阵地营以下据点的攻坚战，当时又名“打点”或“挤阵地”。这种小型进攻战，可以在当晚完成歼敌的任务，发挥我夜战、近战的特长。在朝中人民部队顽强的阻击和反击下，进犯的敌人遭到了意想不到的惨败。从1951年5月22日到9月24日的4个月时间里，侵略军被歼灭16万多人，平均每天被歼1290多名，比过去5次战役期间所遭受的损失还惨重。
1951年9月29日至10月22日，敌人不甘心失败，又向我志愿军发动了“秋季攻势”。敌人在“秋季攻势”中，集中了美军2个师、英联邦3个旅的兵力，从9月29日起进攻重点指向志愿军西线开城翼侧高旺山、马良山、高作洞、天德山约23公里的防御正面，以威胁我方开城地区。我军在坚守防御、节节抗击、反复争夺、歼灭敌人的指导原则下，与敌激战10昼夜，敌人虽前进了3—4公里，但是付出了2. 2万余人的代价。至10月18日，我军完全粉碎了敌人向我西线的进攻。
敌人在西线的进攻正在进行，又在东线发动攻势。10月8日起，美军3个师和南韩3个师，在坦克240余辆，大量炮兵和空军支援下，向志愿军金城以南地区的我军阵地发起猛攻。敌人施展所谓“钢铁战术”，向我军1个排或1个连的阵地，往往发射炮弹1万至3万发以上，我军白天抗击敌人，夜晚进行反冲击和抢修工事，弹药补给不上就用刺刀、铁锹、洋镐、石头与敌人搏斗，逐山争夺，寸土必争，终于粉碎了敌人的进攻。敌人的“秋季攻势”也以失败告终。志愿军共歼敌7. 9万余人，击毁了敌人坦克75辆，粉碎了敌人的所谓“坦克楔入战”。
敌人大肆吹嘘的“夏季攻势”和“秋季攻势”都遭到了彻底失败。从1951年11月上旬开始，朝中人民部队在西线和中线的局部地区向损失惨重的敌军发起强大的反攻，占领了一些敌军阵地。同时，担任海岸守备的朝中部队也开始了渡海攻岛战。11月底，拔除了敌军在朝鲜西北部的最后的海中据点——大和岛、小和岛，解除了后顾之忧。
军事上的斗争极大地支援了谈判桌上的斗争，美国在所谓“秋季攻势”失败以后，被迫于11月下旬在板门店和我方达成了朝鲜停战谈判第二项议程的协议。但是美国不甘心于失败，还要保持紧张局势，采取种种讹诈手段拖延中心问题的解决。这时毛泽东和中共中央早已胸有成竹，指出：“和固有利，拖亦不怕”。
1951年12月间，美军在200多公里长的战线上向朝中部队阵地进行了130多次小规模的进攻，结果都被击败。在1951年的最后2个月中，美军又被歼4. 4万多人。
这一期间，中国人民志愿军部队顽强作战，克服了重重困难，赢得了战斗的胜利，也积累了许多消灭敌人、保存自己的经验。
防御作战刚开始时，敌人依仗着它的优势装备，不分昼夜地把大量的炮弹和炸弹向我阵地倾泻，掩护步兵进攻。当时我军刚从运动战转入阵地防御，工事非常薄弱，所付出的代价很大。在艰苦的战斗环境中，战士们为了避免敌人炮火的杀伤，就在阵地上构筑了大大小小的防炮洞，俗称“猫耳洞”。进而把防炮洞挖穿打通，逐渐形成了坑道工事，并建成以坑道为骨干支撑点的防御体系。这一创举，在后一阶段的防御反击作战中发挥了巨大的威力。
在构筑工事的过程中，战士们冒着敌人炮火的轰击，开山劈石，边战边挖，铁锹磨秃了头儿，手磨出了血泡，经过多少个日日夜夜，终于把一座座大山凿通，把连绵东海岸到西海岸的高山峻岭构成了一道攻不破的“地下长城”。到朝鲜停战为止，在长达230余公里，纵深10公里的战线上，志愿军和朝鲜人民军构筑的大小坑道总长1250公里，约等于在我国西安到连云港之间建成一条石质隧道。挖战壕和交通壕共长6250公里，各种工事的土石方为6000万立方米，如果以1立方米排列，可绕地球一周半。
隧道工事不仅保存了自己，也为打击敌人提供了依托和保障。敌人最怕近战、夜战。志愿军就利用纵横交错的坑道网，开展小分队狙击活动。开始时，敌人还三五成群，在山头上晒太阳，打扑克，大摇大摆，跳舞作乐。后来直打得敌人白天不换哨，不送饭，不值勤，不送伤员，不拖尸，连大、小便都用罐头盒子盛了往外扔，夜里更是胆战心惊。至于收电线、炸碉堡、破坏铁丝网、埋地雷，袭击敌人的运输线就更不必说了。这样使敌人的伤亡超过志愿军伤亡的几十倍，甚至上百倍。
在恶劣的环境里，战士们以阵地为家。初期，由于敌人的封锁，抢运弹药都很困难，因而部队的生活用品就更难以得到保障。当时，战士们克服了一切生活上的困难，“一把炒面，一把雪”，表现了顽强的意志和自我牺牲精神。在斗争中，他们还锻炼出了各种自我生存本领，譬如，找到了数10种能吃的野菜；用树叶、草叶代替烟叶；将炮弹皮做成小油灯；用树皮当纸，树枝作笔；自制各种木盒、水桶；甚至用炮弹壳，罐头盒自制乐器，条件好转时生活用品得到了及时供应。战士们充满了革命乐观主义的精神，常常在战斗的间隙开展群众性的文艺活动。
1951年的夏季，朝鲜北部爆发了近40年未有的特大洪水，敌人乘机对我后方实施所谓“绞杀战”，企图轰炸交通要道，彻底切断我军运输线。这场“绞杀战”分为3个阶段，先是狂轰烂炸，再是轰炸主要运输线，后是重点封锁。然而敌人的空中优势，并没有吓倒朝中军队，相反，在志愿军和朝鲜人民的大力协助下，通过我后方运输线上各军、兵种艰苦卓绝的斗争，形成了一条打不断、炸不烂的钢铁运输线。
在保卫运输线反轰炸的斗争中，朝中人民部队的防空力量也发挥了巨大的作用。在1952年1年里，中国人民志愿军高射炮兵击落敌机264架，击伤敌机1070架。1951年9月，年轻的中国人民志愿军空军参战后，就创造了惊人的战绩。李世英中队曾前后击落F86型敌机14架；二级战斗英雄刘玉堤，一仗击落敌F84型飞机4架。一级战斗英雄张积慧，将敌人的王牌飞行员“空军英雄”戴维斯击落，给在朝鲜的美国空军驾驶员带来一片黯淡气氛。
连续不断遭到失败的美帝国主义侵略者，竟然灭绝人性地发动了细菌战。从1952年1月起美军开始向我前线阵地，朝鲜北部全境和中国境内投放带有细菌的大量昆虫。在被投撒的地面上，这些带有细菌的昆虫有时多达每平米1000多只，敌人企图利用细菌袭击来配合它的军事进攻，削弱朝中人民部队的战斗力。
为了粉碎敌人的细菌战，保障人民健康，朝中军民展开了大规模的群众性的卫生防疫运动。全军普遍进行了防疫注射，提倡广大指战员养成良好的卫生习惯。
经过开展群众性的卫生防疫运动，全军的卫生健康出现了崭新的局面，从而使敌人的细菌战遭到了彻底失败。