上甘岭战斗使用的火炮
密集的火力，造成敌我双方步兵的大量伤亡。进行波次冲击的敌人被志愿军炮火一次次击溃；防守上甘岭阵地的志愿军守备部队也在敌火力轰击下逐渐消耗。由于运动道路被敌炮火封锁，白天后续部队根本上不去。到了夜晚，反击部队从千米以外接敌，遭敌炮火拦阻，途中伤亡很大，造成反击成功后无力坚守。因此，敌我形成了反复争夺阵地的局面，志愿军昼失夜反，敌人则夜失昼反。为了防止志愿军反击，敌人大量使用了探照灯和照明弹，把夜晚变成白昼，更增加了志愿军反击的困难。
激战至18日晚，上甘岭两阵地再次被敌占领。当进攻537.7高地北山的南朝鲜第2师部队攻上去后，发现阵地上的野战工事完全被摧毁，山石被炸成粉末后积淀成灰，足有1尺多深。由于无法构筑工事，南朝鲜部队只好以汽油桶堆成防御工事，即所谓的“汽油桶阵地”。
阵地争夺在19日晚达到了高潮。当天下午，志愿军炮兵以山炮发弹15发，摧毁了597.9高地40米宽的敌单壁式铁丝网，为步兵扫清了障碍。17时30分，志愿军两个营的“喀秋莎”火箭炮一次齐放，随后103门山、野、榴炮一起开火，向敌第二梯队集结地、严重威胁我步兵冲锋的敌迫击炮群阵地和t-38型多管火箭炮阵地倾泻炮弹。在炮兵支援下，志愿军第45师组织6个连的兵力，与坚守坑道的部队密切配合，向占领上甘岭两高地的敌人发起反击，至20日1时，全部恢复了表面阵地。但仅仅四小时后，敌人就开始了拼命反扑。激战一日，志愿军终因伤亡过大，弹药消耗殆尽，除继续控制597.9高地西北山腿部分阵地外，其余表面阵地先后被敌夺去，两个高地的志愿军部队全部转入坑道坚守。
敌人对上甘岭两高地的拼命争夺，坚定了志愿军坚决打下去的决心。10月21日晚，志愿军代司令员邓华在电话里勉励第15军，指出“目前敌人成营成团地向我阵地冲击，这是敌人用兵上的错误，是歼灭敌人的良好时机。应抓住这一时机，大量杀伤敌人。我继续坚决地战斗下去，可置敌于死地”。遵照志愿军首长的指示，第15军调整部署，积蓄力量，开始为决定性的反击作准备。