1950年11月，志願軍第80師配屬步兵第81師第242團，連續行軍100千米，於25日夜隱蔽集結於天宜水裡、葛田裡、豐流裡地域，決心首先合圍殲滅新興裡、內洞峙地域之敵，爾後向下碣隅裡發展進攻。
27日，志願軍第9兵團發起長津湖地區進攻作戰。
志願軍行軍
初圍新興裡，粉碎敵解圍企圖
11月27日16時30分，步兵第80師各團分別由隱蔽集結地域按指定路線向新興裡地域急速開進，由於準備不足，加上道路凍滑於24時，先後發起衝擊。
新興裡戰鬥打響後，步兵第238團（配屬240團2營），沿新興裡三溝及其以西谷地對新興裡之敵進攻，由於道路調查不好，第1營走錯方向，團領導即調3營對新興裡二溝之敵發起攻擊;步兵第240團第2營開進中受1310高地敵戰鬥警戒排火力射擊，遂向東繞道避開敵攔截火力，遲至28日2時加入對二溝之敵的攻擊，與238團第3營相配合，於新興裡二溝殲敵一部（俘敵18名），斃傷80餘名，餘敵大部竄向新興裡，至5時30分，佔領1324.4高地及其以東各高地。238團第1營一部攻佔江南岸1100、1200高地，並與步兵第239團取得聯絡。同時，各營均有一部衝入村內與敵激戰。第238團第2營轉為預備隊集結於物裡東南2千米地域。
志願軍發動進攻
步兵第239團，於28日1時15分，由1455.6高地西、北以第3營向1250高地及其西南之敵衝擊，以第2營向新興裡村內發起衝擊，以第1營為預備隊。3時40分，第2營一部在1200高地西山腰殲滅睡在帳篷內之敵一個排後，即以果斷迅速之動作，乘敵不備，迅速衝入敵炮兵陣地，搗毀敵炮兵營指揮所，斃俘300餘人。第3營與1250高地西南之敵約一個營激戰，6時20分，一部突破敵前沿，炸燬敵坦克2輛，殲敵步兵一部，並佔領了1250高地，與敵激戰。
步兵第240團（欠2營），原擬以第3營展開兩個連南北圍攻內洞峙之敵。28日1時在進攻中被1310及1264.5高地之敵所阻，由此察覺敵兵力較戰前判斷要大（不只一個連），故將第1營亦投入戰鬥，拂曉時仍與敵激戰。
步兵第242團第3營，於27日21時30分佔領1221高地及其以東高地，控制公路；第1營23時佔領高峰及其西南高地，構築工事，準備打擊北援之敵。同時，第3營在公路上截獲敵運輸汽車10餘輛，斃俘敵27名。第2營為預備隊集結於赤浦洞以南地域。
經一夜激戰，28日早晨，80師各團均已完成預定作戰任務，但美軍31團到底是一支老牌勁旅，應變能很強。天一亮，便開始有組織地進行反擊。新興裡周圍大部高地仍被我軍牢牢控制，步兵第238團仍控制1324.4及其以東高地和江南岸之1100、1200高地.步兵第239團除控制1250高地外，還控制1455.6高地及以西、以北各高地；步兵第240團（欠第2營）控制1249.2.1310、1264.5諸高地，將敵合圍於新興裡、內洞峙狹小地域內。
7時10分，下碣隅裡之敵以坦克12輛、步兵一部，企圖為新興裡之敵解圍，進至1221高地東南公路上，被我步兵第242團第3營設定之反坦克障礙物（堆集一部枕木，以汽油引燃）及被擊毀的汽車所阻。戰至16時，敵坦克被我步兵防坦克殲擊小組第9連葉永安副班長等力用手榴彈和炸藥炸燬敵坦克4輛，餘者竄回，敵解圍企圖未逞。
當日，我以少數兵力控制已得陣地監視敵人，主力隱蔽休息，做再戰準備。該敵除以107迫擊炮、81迫擊炮向我陣地射擊及航空兵（經常12〜20架）向我陣地轟炸掃射外，步兵未行反衝擊。黃昏前，1250高地西南之敵退入新興裡。
經一晝夜戰鬥，第80師步兵傷亡減員約達三分之一，由於敵航空兵騷擾與部隊傷亡大，建制混亂，晝間組織準備工作並未做好。
再圍新興裡，粉碎敵反擊企圖
28日夜，步兵第80師奉軍首長命令向新興裡、內洞峙之敵發起了第二次進攻。由於炮彈嚴重匱乏，全師僅實施了5分鐘炮火準備後，於18時30分步兵便發起衝擊。步兵第238團主力由新興裡東南進攻，1個營由1324.4高地向新興裡進攻；步兵第239團由正南、西南向新興裡進攻；步兵第240團全部配屬75山炮6門圍攻內洞峙之敵；師指揮所移到新興裡三溝。
步兵第238團第1、2營，19時突破敵前沿，攻佔一部分房屋和工事，21時43分第2營佔領江橋西南集團家屋，第3營亦由江北向江橋處投入戰鬥。步兵第239團第3營，22時20分突破敵前沿，炸燬敵坦克1輛，第1營一部亦突入村內。在敵陣地內戰鬥中，受敵步兵火力和坦克所阻，傷亡很大，無甚進展。步兵第240團對內洞峙之敵進攻，當晚進展不大。29日4時，遭打擊的內洞峙駐守美軍1個營兵力，棄下300餘具屍體、榴彈炮4門及其它武器、物資，逃往新興裡。由於步兵第240團3營未完成截斷公路任務，故該團未能將該敵全殲於內洞峙。5時，該團佔領內洞峙及其東南高地。
此戰，我各攻擊部隊雖均突破了敵防禦前沿，但在縱深戰鬥中，卻遭敵高強度、高密度火力殺傷，部隊傷亡極大。鑑於該敵一時難以全殲，加之顧慮白天遭到敵空軍襲擊，29日拂曉，指揮所下令各部隊撤出戰鬥，鞏固原佔領陣地，準備夜間繼續進攻。
29日白天，敵對新興裡空投大批糧彈。9時30分，泅水裡方向敵坦克5輛、步兵一部向北增援，後浦裡敵坦克亦炮擊高峰及以西地區，敵航空兵亦猛烈實施轟炸掃射。敵坦克遭我步兵第242團阻擊後，於16時竄回，增援企圖又未得逞。敵我又是一場反撲與反反撲的慘烈鏖戰。
經兩天兩夜的拉鋸戰，敵“北極熊團”遭到建立以來最嚴重的打擊，慘重。我第80師也在嚴寒、飢餓、疲勞和武器彈藥嚴重匱乏的極端不利條件下，殺了個兩進兩出，付出了巨大的代價，戰鬥傷亡及凍傷減員過半。但指戰員吃炒麵、吞雪團，士氣仍然十分高漲。
風雪中的美軍
調整部署，準備再次進攻
29日，軍棚戰俘口供和連日進攻無進展之情況，判明新興裡地區確為美步兵第7師約5個營兵力，證明戰前對敵兵力判斷與實際不符，另外，面對美第31團的拼死頑抗，第27軍首長決心，調整進攻部署，調步兵第81師主力（欠步兵第243團，仍留廣大里地區），協同步兵第80師共5個步兵團，合殲新興裡之敵。炮兵第16團29日僅到達75野炮1個營（因道路不便運動，另兩個營掉隊），亦決定用以支援進攻新興裡之敵。同時以第79師牽制柳潭裡美軍。
步兵第80師經2晝夜戰鬥，步兵傷亡及凍傷減員總數已逾三分之二。該日，各步兵團合併建制，整頓組織；步兵第238團編為6個步兵連，每連僅4〜6個步兵班（每班6〜7人），步兵第239團編為3個步兵連、1個迫擊炮連、1個重機槍連，合組為一個營；步兵第240團人數稍多。同時，各團利用繳獲敵之武器、彈藥，仍積極做好夜間進攻準備。
原擬29日晚繼續進攻新興裡之敵，因步兵第241團未到達，故停止。各團繼續加強準備工作。
30日晨，步兵第81師率第241團抵達豐流裡，步兵第242團歸還建制。首長決心於30日夜間以4個步兵團攻殲新興裡之敵，步兵第242團仍擔任阻擊援敵及截擊逃敵任務。此日，各團爭取時間進行了一系列的準備工作一一普遍進行了政治動員，強調頑強戰鬥，只准前進，不準後退，堅持到最後消滅敵人；調整補充彈藥，組織炮火（炮彈補充很少，野炮彈僅有400餘發，原屬步兵第240團75山炮6門因無彈退出戰鬥）。
進攻部署：步兵第238團由新興裡東南向新興裡進攻；步兵第240團由新興裡東北向新興裡進攻；步兵第239團由1250高地以東向新興裡進攻；步兵第241團配屬75步炮1個連（6門）由1250高地及其以西地區向新興裡進攻。為密切步兵團的協同動作，步兵第80師、第81師指揮所合併，位於1361高地南側，由步兵第81師師首長統一指揮。
志願軍組織戰鬥
第三次圍殲，追堵殘敵
30日夜，天降大雪，氣溫繼續下降，我軍官兵凍傷減員繼續增加。午夜，志願軍向“北極熊團”發起第二次攻擊。火力準備後，23時我各部隊冒著槍林彈雨，先後發起衝擊，各部先後突破敵前沿陣地，與敵展開逐壕逐屋地反覆激烈爭奪。由於遭敵陣地內步兵火力和坦克之攔阻殺傷，無甚進展，尤其步兵第241團第2營和第3營沿窄軌鐵路兩側小溝，以縱長而密集的隊形向敵衝擊，不能發揚火力，遭敵步兵與坦克集中火力殺傷，一夜中3個步兵連失去戰鬥力。
12月1日天亮後，敵“北極熊團”被壓縮於狹小地域，傷亡慘重，外援無望，在我繼續圍攻之下，終於不支，乃於11時在飛機40餘架、坦克10餘輛掩護下，除留一部兵力正面與我對峙外，主力開始沿公路向南拼死突圍。遭我步兵第241團正面頑強阻擊，雖有大量傷亡，但還是突破了我241團阻擊陣地，繼續南逃。我各攻擊部隊立即轉入追擊和堵截戰鬥。
步兵第242團3營（位於1221高地及公路以東一線高地）展開火力向突圍之敵密集隊形猛烈射擊，阻敵南竄，該團第2營及步兵第80師各團，不顧敵航空兵危害，分別依託公路東之有利地形，由敵側方、後尾和正面猛烈衝擊，將敵大部殲滅於新興裡地域。殘敵仍極力奪路南竄，17時攻佔我242團7連1221高地陣地，約200餘人沿湖邊隱蔽南逃。另有一股殘敵走投無路，在坦克掩護下企圖橫穿長津湖，結果全部落入湖中凍溺而死。18時，敵約400餘人的較大一股殘敵，乘10輛汽車、坦克繼續沿公路向南逃竄，被我步兵第242團1營截殲於後浦以北窪地，斃敵300餘名，俘敵110餘名。
被志願軍繳獲的“北極熊團”團旗
至此，敵“北極熊團”3191人及第32團1個營、師炮兵第57營全部被我殲滅，至2日4時，新興裡地區戰鬥結束。新興裡一戰，志願軍共斃傷美軍3100餘人，創造了志願軍在一次戰鬥中全殲美軍1個加強團的唯一戰例，也是美軍歷史上絕無僅有。美軍第31團麥克萊恩團長被擊斃，第31團團旗被志願軍繳獲。戰鬥中志願軍英勇頑強，共計傷亡4300餘人，用可貴的犧牲換取了最後的勝利。