12月31日夜，我志愿军发起抗美援朝战争第三次战役，到1951年1月8日结束，历时8天，前进80-110公里，解放了汉城，共歼敌19000余人。
彭德怀认为，第三次战役美军是不战而退，他们的主力部队并没有受到多大损失，显然是诱我南下，造成供应线拉长，侧翼暴露，以便其利用海空优势重演仁川登陆故伎。这时，我军的弱点也逐渐暴露出来，装备差，无空中掩护，后勤保障能力弱，士兵携带的粮、弹只够维持5-7天。美军嘲讽我只能发动“星期攻势”。果然，1月25日，美军集结20多万兵力向我发起进攻，这就是抗美援朝战争第四次战役。这次战役历时87天，到4月27日结束。敌虽重新占领汉城，并把战线恢复到“三八线”一带，但我军大量杀伤敌人，共歼敌78000余人。
在第四次战役中，彭德怀对我志愿军面临的困难，心急如焚。2月21日，他回京向毛泽东汇报朝鲜战局。他乘坐的专机降落西郊机场后，马上驱车中南海。不巧，毛泽东在西郊玉泉山，于是他又折返西郊。这时，毛泽东已经午睡，他不顾警卫人员的劝阻，径自闯入房间，将睡眠中的毛泽东唤醒，向他汇报朝鲜前线敌我情况和我志愿军面临的诸多困难。毛泽东听完彭德怀的陈述，经过认真思考后提出：朝鲜战争能速胜则速胜，不能速胜则缓胜，不要急于求成。这就给了彭德怀一个相机处置的余地。2月25日，周恩来主持军委扩大会议，讨论各大军区部队轮番入朝作战和如何保障志愿军物资供应问题。彭德怀对当时国内同样面临很大困难考虑不够，片面强调后方支援朝鲜前线不力，甚至激动地站起来拍桌子，大声喊，你们去前线看看，看看志愿军吃的是什么，穿的是什么，他们为谁牺牲？难道国内就不能克服一点困难吗？这次会议对加强志愿军第一线兵力和后勤供应问题作了许多重要决定，如人民解放军各部队轮番到朝鲜前线参战，这样既可替换第一线部队休整，又可锻炼部队，提高全军现代化作战能力；派高炮部队入朝以掩护志愿军后方交通线；号召各行各业增产节约、捐献飞机等。
3月24日，“联合国军”总司令麦克阿瑟擅自发表要将战争扩大到中国境内的声明，被杜鲁门撤职，李奇微接任“联合国军”总司令。李奇微的如意算盘是重演仁川登陆故伎，在朝鲜半岛的蜂腰部我志愿军背后登陆，使我军腹背受敌。为了粉碎敌人的这一阴谋，彭德怀提前发动了抗美援朝第五次战役。原计划是将敌人赶回北纬37度线附近，但因准备不充分，没有达到预期目的。战役从4月22日开始到6月10日结束，历时50天，粉碎了敌人拟将战线推进到北纬39度平壤、元山一线的企图，歼敌82000余人，我志愿军也付出了很大代价。
