1950年11月5日，宋時輪帶領志願軍第九兵團向朝鮮進發。6日，彭德懷致電宋時輪，要求宋兵團應誘敵深入至舊津裡、長津線，以消滅美陸戰第一師兩個團為目的。此時，麥克阿瑟為阻止我志願軍入朝，已經摧毀了在滿洲邊界上的朝鮮這一端的全部國際橋樑。11月7日，宋時輪指揮第九兵團開始隱蔽入朝，由輯安跨過鴨綠江，經江界、雲松洞等地區進到柳潭裡以西及西北地區，17日完成集結任務。

矇在鼓裡的麥克阿瑟，乘飛機在空中清楚地看到白雪皚皚的朝鮮和中國東北地區，沒有大部隊運動和集結的痕跡，還十分的高興。而此時，宋時輪指揮第九兵團10多萬將士運動至美軍眼皮底下未被發現的情況下完成大集結，這次集結，被西方史學家稱讚為“當代戰爭史上的奇蹟之一”。宋時輪率領的志願軍第九兵團作戰部隊人數為12萬人，兵團、軍、師機關為3萬餘人，全兵團總計15萬餘人。

11月27日戰鬥打響。當晚，宋時輪指揮第二十七軍由東北、東南、西、西南方向對柳潭裡美陸戰第五師第五、第七兩個團完成包圍，第二十軍控制了死鷹嶺，割裂了柳潭裡與下碣隅裡敵人的聯絡。28日拂曉，第二十七軍完成了對新興地區美第七師的合圍。宋時輪果斷下令，首先殲滅新興里美第七師第三十二團和第三十一團第一營及師屬炮兵第五十七營、一個坦克分隊，並對柳潭裡、下碣隅裡之敵採取鉗制性攻擊，對社倉里美第三師暫取守勢。新興里美七師之敵在志願軍二十七軍第八十師猛烈的打擊下，防守地域越來越小，部隊殘缺不全，企圖固守待援。

28日，被圍之敵在大量飛機火炮和坦克的密切配合下，妄圖奪回已經失守的部分陣地。激戰至12月1日13時許，敵人在40餘架飛機掩護下，以10餘輛坦克為先導，沿公路向南突圍潰逃。敵人在南逃途中被殲滅過半，另一半大部企圖乘汽車越過封凍的長津湖與湖西美陸戰第一師會合，結果因冰凍的湖面難以承受重壓，全部落水凍溺而死。小部殘敵竄到後浦裡、泗水裡地區，被志願軍二十七軍第八十師阻擊部隊全殲。新興裡戰鬥，創造了我軍有史以來第一次消滅美軍建制團的新記錄。

與此同時，乾離開“聯合國軍”美、英、土耳其和南朝鮮部隊，於29日在飛機掩護下，以百餘輛坦克、汽車為先導企圖向下碣隅裡增援，被志願軍第二十軍阻擊後包圍，在失去抵抗能力和志願軍軍事、政治攻勢的強大壓力下，被迫投降。12 月2 日零點，毛澤東致電彭德懷、鄧華及宋時輪等：慶祝第九兵團兩次全殲敵大勝利。