在中国人民志愿军和朝鲜人民军的沉重打击之下，以美国为首的“联合国军”和南朝鲜军发动的“圣诞节结束朝鲜战争的总攻势”彻底破产，变成了圣涎节向“三八线”以南的总崩溃、总退却。这种情况的发生，太出乎美国朝野的意料了，因而立刻陷于一片混乱之中。美国舆论界惊呼这次失败是“美国陆军史上最大的败绩”，是一场“噩梦”。美国统治集团内部在失败的责任问题上互相攻讦，矛盾更加尖锐。有的人指责道格拉斯·麦克阿瑟判断错误，指挥笨拙，要求把他的“联合国军”总司令的职务撤掉；有的人认为应该归咎于政府的政策，要求撤掉国务卿迪安·艾奇逊的职务，“彻底打扫国务院”，甚至建议国会对总统哈里·杜鲁门实行弹劾。美国前总统赫伯特·胡佛更十分沮丧地断定：“联合国在朝鲜被共产党中国打败了。现在世界上没有任何军队足以击退中国人。”英、法等国对朝鲜战局更加忧虑，深怕把力量陷在朝鲜而削弱其在欧洲的势力。
美国政府在这种极为难堪的情况下，连忙召开国家安全委员会会议、内阁会议，以及国务卿、国防部长和参谋长联席会议主席“三巨头”会议，并立即派遣要员同前线统帅磋商，以寻求摆脱危机、挽回败局的出路。他们经过一系列的会议和磋商之后，同意麦克阿瑟关于朝鲜战争现在已是“在完全新的情况下，和一个具有强大军事力量的、完全新的强国进行一次完全新的战争”的观点，承认朝鲜形势的发展使美国“面临一场严重的危机”，“我们可能要节节败退，就象我们前次所遭受的失败一样”，但仍然决意坚持其侵朝政策，声称“联合国的部队不打算放弃他们在朝鲜的使命”。其具体措施是，一方面在政治上操纵联合国大会通过成立所谓“朝鲜停战三人委员会”的决议，打出“先停火，后谈判”的幌子，企图争取喘息时间，准备再战；另一方面在军事上加紧扩军备战，宣布“全国进入紧急状态”，要求美国人民为侵朝战争做出“任何必要的牺牲”。设立国防动员局，扩大征兵计划，要把美国军队由250万人增加到350万人，要在一年之内把飞机、坦克的生产能力分别提高5倍和4倍以上。接着，于1950年12月23日，命令刚刚接任败退中因车祸身亡的美第8集团军司令沃尔顿·沃克职务的马修·李奇微（原任美国陆军副参谋长）组织“联合国军”和南朝鲜13个师另3个旅，约20余万人的兵力，加筑“三八线”上原有阵地，建立纵深防线和整顿军队，准备抗击志愿军和人民军新的进攻。
李奇微上任后，看到他接管的竟是一支张惶失措的军队，便“放弃了立即转入进攻的打算”，不得不把“联合国军”和南朝鲜军的防线从纵深加大到北纬37度线，把南朝鲜军放在第一线，美英军放到第二线以后。同时向部队交代，如果一旦被迫放弃阵地时，就有秩序地按照调整线实施后撤。
中共中央军委、毛泽东主席早在“联合国军”和南朝鲜军开始向平壤和向“三八线”溃退的时候，就对战争的发展趋势进行了深入的分析，并对应当采取的方针进行了充分的考虑。中央军委、毛泽东认为，虽然取得了两次战役的重大胜利，扭转了朝鲜战局，但尚未大量地歼灭敌人的有生力量，要赢得这场战争还必须作出很大的努力。当得知“联合国军”和南朝鲜军退守“三八线”，美国当局玩弄“先停火、后谈判”的缓兵之策时，毛泽东致电彭德怀司令员，要求志愿军必须克服和忍受一切困难，协同人民军打过“三八线”去。他指出，目前美、英等国正要求志愿军停止于“三八线”以北，以利其整军再战。因此，志愿军必须越过“三八线”。如到“三八线”以北即停止，将给我们政治上以很大的不利。他还指示志愿军：此次南进，希望在开城南北地区，即离汉城不远的一带地区寻歼几部分敌人，然后看情形，如果敌人以很大力量固守汉城，则志愿军主力退至开城及其以北地区休整，准备攻击汉城条件；如果敌人放弃汉城，则在平壤、汉城间休整一个时期，然后再战。
志愿军由于连续进行了两次战役，部队已相当疲劳，后勤补给也更加困难。彭德怀接到毛泽东的电报后，结合着部队当时的情况，对战争形势表示了自己的看法：朝鲜战争仍然是相当长期的、艰苦的。敌人由进攻转入防御，战线缩短，兵力集中，正面狭小，自然加强了纵深，对联合兵种作战有利。敌军士气，虽然较前低落，但还有26万左右的兵力。政治上，敌马上放弃朝鲜，对于帝国主义阵营说来是很不利的，英、法两国也不要求美国这样做。敌如再吃一、二个败仗，再被消灭二、三个师，可能退守几个桥头阵地（釜山、仁川、群山），也不会马上全部撤出朝鲜。所以，志愿军目前仍应采取稳进。
毛泽东同意彭德怀的意见，认为彭德怀对敌情的估计是正确的，必须作长期打算，速胜的观点是有害的。但此时越过“三八线”再打一仗，然后进行休整是必要的。不过在战役发起前，只要有可能，即应休息几天，恢复疲劳，然后投入战斗。因为主动权掌握在志愿军和人民军手里，可以从容不迫地作战，不使部队过于疲劳。毛主席又于12月24、26两日，就战役的部署问题再次电告彭德怀。
遵照毛泽东的指示，彭德怀下定决心发起第三次战役，集中志愿军6个军（第9兵团因冻伤减员较大，留在元山、咸兴地区休整），并建议人民军新到前线的3个军团同时实施进攻，粉碎敌人在“三八线”的防御，如发展顺利，即相机占领汉城、洪川、江陵一线，尔后转入休整，准备春季攻势。同时根据“联合国军”和南朝鲜军的防御是把南朝鲜军作为第一梯队，把美英军作为第二梯队的梯次部署，以及“三八线”附近东部为山区、西部多为冲积平原和丘陵的地形特点，定下了具体作战部署：志愿军第38、第39、第40、第50军并加强6个炮兵团组成右纵队，由志愿军副司令员韩先楚指挥，于高浪浦里至永川地段正面实施多路突破，并分别从两翼向七峰山、仙岩里迂回，断敌退路，首先集中兵力歼灭涟川以南的南朝鲜第6师，再歼汶山地区的南朝鲜第1师，得手后向议政府方向发展胜利；志愿军第42、第66军并加强1个炮兵团组成左纵队，由第42军军长吴瑞林、政治委员周彪指挥，在永平至马坪里地段上突破，首先集中主力于永平至龙沼洞地段歼灭南朝鲜第2师1至2个团，得手后向加平、清平里方向扩大战果，切断汉城、春川间交通，另以1个师由华川渡北汉江向春川以北的南朝鲜第5师积极佯攻，策应人民军第2、第5军团南进。建议人民军第1军团主力于东场里以东地区向汶山方向佯攻，配合志愿军右纵队歼灭南朝鲜第1师；人民军第2、第5军团由杨口、麟蹄间突破，向洪川方向攻进，配合志愿军左纵队围歼南朝鲜第7师。
为胜利完成这次战役任务和迎接尔后更加艰巨的斗争，志愿军和人民军加紧进行了准备工作。从国内增加赴朝作战兵力和铁道兵、工兵；经与朝鲜政府商定，志愿军就地筹借到3万吨粮食以应急需；在中国东北、华北、中南各省市发动群众为志愿军制作炒面。周恩来总理还亲自到北京的一些机关视察制作炒面的情况，并同群众一起制作炒面。12月下旬，一批炒面运到前线，志愿军战士们得知炒面是祖国人民日夜赶制的，都非常感动。中朝人民军队各部到达指定位置后即展开临战训练、侦察和准备强渡江河的器材，等等。
为了达成战役的突然性，还决定把发起战役的时间定在1950年除夕。12月31日17时，志愿军和人民军按照预定计划，经过短促的炮火准备之后，在全线发起进攻。当时，“三八线”附近突然寒风呼啸，大雪纷飞，气温骤降到零下20摄氏度。志愿军和人民军在跨过临津江、汉滩川、永平川和攀越海拔600至1000米的道城岘、峨洋岩、国望峰、华岳山、高秀岭等障碍时遇到了很大困难。
志愿军右纵队第40、第39、第38军各担任突破任务的部队，冒着敌人的炮火，顶着凛冽的寒风，奋勇徒涉冰冷刺骨的临津江、汉滩川。经过1个多小时的战斗，先后突破了南朝鲜军的前沿阵地，尔后迅速向萁防御纵深发展进攻。第39军从商朝鲜第6师与第1师的接合部突破后，军主力于1951年1月1日拂晓前占领了汶山东北的大村、武建里，前进了10公里，并策应了第50军渡过临津江。该军第117师向敌纵深猛插，于1日拂晓到达指定位置东豆川里以南的仙岩里，前进了15公里，并截歼南朝鲜第6师600余人。从南朝鲜军右翼突击的第39军越过汉潍川后，军主力向抱川方向攻进，1日晨占领抱川及其西侧的新邑里。该军担任穿插迂回任务的第114师于1日中午进到指定位置七峰山后，发现七峰山西侧风阳里有南朝鲜第6师1000余人正在南逃，立即展开阻击，歼其400余人。从南朝鲜第6师正面突击的第40军突过临津江和汉滩川后，其前峰第119师占领了东豆川里东山。当晚，志愿军右纵队继续发展进攻，人民军第1军团也渡过了临津江向坡川里前进。到2日晚，志愿军右纵队和人民军第1军团进到坡川里、议政府东北至抱川以南一线，已突入南朝鲜军防御纵深15至20公里。
志愿军左纵队第42军涉过永平川，一举突破南朝鲜军第2师道城岘、峨洋岩阵地。该军第124师不顾山高雪深，不怕敌机威胁，继续猛攻，沿途打破敌人10次阻击，于1月1日12时前出到济宁里以南的石长里，切断了南朝鲜第2师的退路，2日协同第66军主力将上南淙、下南淙地区之敌歼灭，圆满完成了断敌退路、围歼敌人的任务；该军主力在突击中于加平以北花岘里、中板里、赤木基地区歼灭南朝鲜第2师1个多营，然后向加平方向发展进攻，2日10时占领加平。第66军主力踩着两尺多深的积雪，克服敌人设置约雷区和铁丝网、鹿砦等障碍，突破了国望峰、华岳山、高秀岭等阵地。随后向敌防御纵深猛突，在第42军第124师协同下于上红碛里、下红碛里、上南淙、下南淙等地歼灭南朝鲜第2师第31、第32团和南朝鲜第5师第36团大部以及南朝鲜军炮兵1个营，共毙伤俘3200余人，缴获各种火炮60余门、各种枪1500余支（挺），胜利地完成了预定任务。为此，志愿军领导机关致电祝贺第66军取得的重大胜利，并给予通报表扬。该军第196师第587团班长张续计，独自连续夺取5个地堡，为部队开辟了通路，荣立特等功。第586团第4连担任突破华岳山的尖刀连，经5小时激战，攻占华岳山主峰，获“首破三八线英雄连”锦旗一面。人民军第2、第5军团各师突破南朝鲜军阵地后，分别向洪川、横城、原州方向前进，迫使南朝鲜第3师仓惶南逃。
至此，敌并不象李奇微所想象的有秩序地南撤，而是南朝鲜军在“三八线”附近组织防御的部队争相南逃，以致整个防线迅速土崩瓦解，李奇微在他的回忆录《朝鲜战争》中对这次溃败作了这样的追述：“元旦上午，我驱车从北面出了汉城，结果见到了一幅令人沮丧的景象。南朝鲜士兵乘坐一辆辆卡车，正川流不息地向南涌去。他们没有秩序，没有武器，没有领导，完全是在全面败退。有些士兵是依靠步行或者乘着各种征用的车辆逃到这里来的。他们只有一个念头——逃得离中国军队愈远愈好。”
1月3日，李奇微看到大势已去，担心志愿军会实施深远包围，使其聚集在汉城附近的10多万部队和全部重装备处于绝境，即令除以一部兵力在汉城以北高阳、道峰山、水落山一线进行掩护外，其余部队向北纬37度线迅速南撤。他还亲自赶到汉江大桥桥头指挥了这场撤退。
彭德怀鉴于“联合国军”和南朝鲜军已无意组织抵抗，逃跑甚快，有可能放弃汉城，退守汉江南岸滩头阵地，随即决定乘胜展开追击，扩大战果，命令志愿军右纵队协同人民军第1军团相机占领汉城、仁川、水原、杨平；志愿军左纵队协同人民军第2、第5团乘势占领洪川、横城、襄阳、江陵。同时命令各部队在占领上述各点之后，即停止前进，准备休整补充。
1月3日晚，志愿军和人民军转入追击作战。志愿军第50军一部在高阳以北碧蹄里击退美第25师约1个营的抵抗之后，进至高阳以南佛弥地截断了英第29旅的退路。经1夜激战，全歼这个旅的皇家奥斯特来复枪团第1营及第8骑兵（坦克）团直属中队。缴获和击毁坦克31辆、装甲车和汽车24辆。第39军先头部队于回龙寺与美第24师第21团遭遇，歼其一部，之后又在议政府以西釜谷里歼灭英第29旅两个连。第38、第40军追击至议政府东南水落山地区，击溃美第24师1个团。志愿军左纵队由加平、春川渡过北汉江，向洪川方向发展。人民军第2、第5军团继续向洪川、横城方向攻进，截歼南逃之敌。
4日中午至22时，志愿军第39、第50军各1个师和人民军第1军团先后进入汉城。
5日，为了不使联合国军，和南朝鲜军据守汉江南岸，控制金浦机场和仁川港口，对汉城构成威胁和妨碍下一步作战，志愿军右纵队第38、第39、第40军在汉城东北和议政府东西地区待命，第50军和人民军第1军团（留1个师守卫汉城）继续向南追击。志愿军第50军在果川、军浦场歼敌一部，7日进占水原、金良场里。人民军第1军团5日占领金浦，8日占领仁川港。志愿军左纵队也继续向南追击，6日占领龙头里、砥平里；到8日，又先后占领杨平、梨浦里、骊州、利川。人民军第2、第5军团于6日占领横城，8日占领原州。
至此，志愿军和人民军已将“联合国军”和南朝鲜军驱逐到北纬37度线附近的平泽、安城、堤川、三陟一线。第三次战役结束。
这次战役，志愿军和人民军齐心协力，并肩作战，经过连续7昼夜的艰苦奋战，以每小时前进1公里的进攻速度前进了80至110公里，毙伤俘敌1.9万余人占领了汉城，粉碎了“联合国军”和南朝鲜军据守“三八线”，整顿军队，准备再犯的企图。