彭德怀认为，把蔡正国放到第五十军是选对了人
1951年3月中旬，中国人民志愿军总部报经中央军委同意，调整了一部分军、师的军政主官，原四十军副军长蔡正国调任第五十军任代理军长，原军长曾泽生回国休养。
任命蔡正国担任五十军代理军长，志愿军总部经过了多方面的慎重考虑。
蔡正国所在的四十军，入朝不到10天，就投入第一次战役。由副军长蔡正国指挥的一二一师在两水洞一线拖住了两万余众的美军，造成敌人温井、熙川的兵力空虚，西线志愿军司令部迅速命令两个军实行战略迂回，两天内攻取了温井。这样一来，价川一线的“联合国军”受到严重威胁，被迫于11月3日全线撤退到清川江以南。志愿军的第一次战役以歼敌5．2万人的胜利落下帷幕。这种不同寻常的表现，给彭德怀司令员和几位副司令员留下了深刻的印象。从湘赣革命根据地走出来的蔡正国，在抗日战争后期担任了胶东军区第二教导团团长。1945年9月，他调任山东野战军第六师副师长，后又任东北民主联军第十师师长。在塔山阻击战时，第十师是守卫部队的主力，蔡正国成为“常胜师长”而饮誉四野……蔡正国在第五十军到任一个来月，就赶上了第四次战役。
用计歼灭英军精锐部队———第二十七旅
“联合国军”于1952年1月25日开始，在汉城以北全线发起大规模进攻。
属于正面防御的五十军，在头两天的战斗中均不理想。他们面对的敌人是英军第二十七旅。该旅是入朝英军的精锐，参加过第二次世界大战，装备优良，配有一个坦克营。
连续两天，英军的坦克全部出动，在炮火支援下，以冲锋集群的方式夺取了五十军的三个阵地，英军只有4辆坦克被毁。
1952年1月27日上午10时，紧急作战会议在五十军军部指挥所召开。蔡正国提出派遣爆破小组夜间潜入英军阵地，炸毁敌人坦克的战斗方案。他坚定而激动地说：“……过分依赖武器优势的敌人，最害怕的是短兵相接的战斗，他们一旦没有了坦克，心里就害怕，就一切都完蛋了。我们纵使付出再大的代价，也要把英军的坦克搞掉！”
午夜时分，由一五二师组织的12个爆破小组，借着月光接近了坦克阵地。随着一声声冲天而起的爆炸，英军的绝大多数坦克，变成了一堆废铁。参加偷袭坦克的36名志愿军战士，有半数以上被炸死或受了伤。
第二天清晨，五十军向英军发起了进攻。经过激战，英军第二十七旅的官兵大部分被歼。志愿军乘隙发起反击。2月9日，第三十八军和第六十军一部，经过两番激战，攻克了砥平里，随即向原州方向发展。至此，志愿军的全线防御转为机动进攻，从而扭转了整个战局。
第四次战役结束后，第五十军的战绩得到了志愿军总部的表彰。彭德怀等首长认为，把蔡正国放到五十军是选对了人。
召开军事会议时，一颗炸弹轰然爆炸
1953年2月中旬，汉江解冻。为了避免背水作战，2月下旬，志愿军代理司令员兼代政委邓华下令：已越过汉江的志愿军各部退回北岸，待机作战。总部命令：第五十军用8至10天时间，在南岸构筑工事，准备迎击美军和南朝鲜军的尾追。第五十军进入指定地点后不久，就被美军飞机侦察到。事情源于五十军开的一次运动会。全军的运动员和官员黑压压地坐满了两边的山坡。有两架敌侦察机从空中飞来。从此，敌人知道这儿有重要的指挥机关。
4月12日晚上9时，第五十军的坑道外的军部驻地，即一栋砖瓦结构的民房里，正在召开军事会议。
晚9时40分左右，夜空里响起敌机的轰鸣。蔡正国正准备结束会议，一颗炸弹轰然爆炸。四溅的弹片击中了蔡正国和他身后的作战处处长。蔡正国的头上和胸部多处中弹，被抬入坑道后昏迷过去。由于失血过多，当晚10时，蔡正国心脏停止了跳动。
毛主席喃喃道：“蔡正国，蔡正国，不幸殉国，又折我一员骁将！”
人们从蔡正国的上衣荷包里，找到了一张纸条，那是他头天才写好的给妻子张波的信。信中写道：自己在朝鲜前线一切都好，部队打的都是胜仗，让妻子不要挂念。等这次战役过去，他就请假回来看她和6岁的儿子。没想到这封信成了蔡正国的遗书。
五十军军部被炸事件，是志愿军入朝作战3年以来最严重的事件。在国内的彭德怀接到电报后，惊得说不出话来。同一天中午，正在午休的毛主席，被叶子龙叫醒。在看了志愿军总部发来的电报后，他口里失声地“噢”了一下，刹那间脸色有些发白，随即神情有些木讷地站着，好一阵，毛主席才喃喃道：“蔡正国，蔡正国，不幸殉国，又折我一员骁将！”
蔡正国的遗体被运回沈阳，安葬在烈士陵园。志愿军代理司令员兼代政委邓华，为他的墓碑撰写了碑文。朝鲜民主主义人民共和国政府给蔡正国颁发了“独立自由一级勋章”和“国旗一级勋章”各一枚。
