20日晨，美军再度反扑，上甘岭表面阵地再度失守。45师再无一个完整的建制连队，21个步兵连伤亡均逾半数以上。“联合国军”投入了17个营，伤亡7,000之众，惨到每个连不足40个人。美国随军记者曾报道：一个连长点名，下面答到的只有一名上士和一名列兵。
战斗进入了坑道战。电影《上甘岭》里主要反映的就是这一段的故事。10月24日晚上，秦基伟将军部警卫连补充到一号坑道，120多人，穿过两道固定炮火封锁线，连排干部只剩一个副排长，还有25个兵。
坑道里的志愿军战士为后方赢得了时间。10月30日，志愿军再度反攻。
志愿军空前地动用了133门重炮。美7师上尉尼基惊恐地告诉随军记者：“志愿军的炮火像下雨一样，每秒钟1发，可怕极了。我们根本没有藏身之地。”每秒钟1发美军就受不了了，殊不知志愿军战士在10月14日竟是每秒钟6发的狂轰。
5小时后，志愿军收复主峰。次日凌晨，南朝鲜2师31团和阿比西尼亚营反攻，发动了40余次攻击。一天下来，全员上阵的31团便完全丧失战斗力，直到朝鲜战争结束也没能恢复战斗力。11月1日，美7师，南朝鲜9师再度反扑，打到2日拂晓反被我坚守部队打了个反击，收复597.9全部表面阵地。45师补充后用于反击的10个连也全部打光。11月15日南朝鲜9师和美187空降团分5路进攻，45师最后一个连队增援到位，打到下午3时，连长赵黑林趴在敌人尸体上写了个条子派人后送：我巩固住了主峰，敌人上不来了。
当天美国人坦率地向新闻界承认：“到此为止，联军在三角形山是打败了。”
先后屯过三四百人的一号坑道，只走出了8个人，下阵地的时候，又在炮火下牺牲了2个，到军部，又被饼干和牛肉罐头撑死一个。
战后，有人在上甘岭阵地上随手抓把土，数出32粒弹片，一面奇迹般地屹立在高地上的红旗上有381个弹孔，一截1米不到的树干上，嵌进了100多个弹头和弹片。
在这片3.8平方公里的山头上，志愿军先后投入了2个精锐野战军的9个团，11个炮兵营，1个火箭炮营，共4.3万余人。“联合国军”投入步兵10个团，空降兵1个团，共11个团，2个营，另有一个编练师共6万余人。志愿军阵亡7,100余人，伤了8,500余人。以此为代价，歼敌2.5万，其中美军5,200余，敌我伤亡比为1.6∶1。这是一场不折不扣的“绞肉机”之战，它在当时就被美联社称为“朝鲜战场的凡尔登”，林彪则称其为“肉磨子”。
毫无疑问的是，上甘岭已经被鲜血浸透了。
此役之后，美军再没有向志愿军发动过营以上规模的进攻，朝鲜战局从此稳定在了三八线上。这一战奠定了朝
鲜的南疆北界。
