山铁路线区域，严重威胁其侧后安全，深感处境“愈来愈危急”，如不急速后撤，全军面临着“实力不断地消耗，以致最后全军覆没”的危险。他于12月3日命令西线部队立即撤出平壤，东线队部立即撤到咸兴，然后向“三八线”实施总退却。

    根据这一情况，12月4日，毛泽东主席指示志愿军准备先打平壤，“如平壤敌已退，则向三八线攻进。”是时西线志愿军粮弹也已基本耗尽，遂克服困难，组织部分部队正面追击。6日，志愿军第39、第40军各一部和新近开到前线的朝鲜人民军第1军团一道，收复了被美军占领47天的朝鲜民主主义人民共和国临时首都平壤。同时，由游击支队配合敌后人民军各部队，截歼、追歼退却中的“联合国军”，并收复了元山、沙里院等许多重要城镇。

    东线下碣隅里之美军南撤后，同时撤至咸兴地区之美第3师北援接应。志愿军鉴于拥有现代化装备之美军机动能力强，决心以多路追击与层层阻击相结合，更多地歼灭逃敌。按照毛泽东主席指示，第9兵团已于6日前预先将原于下碣隅里及富盛里的第20军两个师调到黄草岭南北地区；另着追击社仓里美第3师1个团并歼其1个营的第20军第89师进至下通里地区，以进行层层阻击和打援。当下碣隅里美军突围后，第9兵团又令第26，第27军，分别从正面跟踪追击和右翼平行追击。

    这时，部队已断粮数日，冻饿减员严重，仍顽强作战。8日晨，美陆战第1师撤至黄草岭北，志愿军一部200余人先将桥梁炸断。堵住全部南逃美军。美陆战第1师空运来桥梁，在志愿军火力封锁下，无法近前架设。美陆战第1师着其精锐部队攻击高地，被我歼800多人，未能近前。从岭南来援的美第3师部队进至岭南堡后庄，亦被岭南志愿军阻住。美陆战第1师撤退部队在断桥前，陷于绝境。8日夜，衣着单薄、冻饿数日的志愿军堵击部队，全部冻僵在阵地上。9日，美陆战第1师再次攻击高地时，高地已无一声枪响。这样，美陆战第1师部队方得修复和通过断桥，继续南逃。

    17日，毛主席致电志愿军和第9兵团，表彰“9兵团此次在东线作战，在极困难条件之下，完成了巨大的战略任务。”并表明中央对由于气候寒冷、给养缺乏及战斗激烈而牺牲的同志，“极为怀念。”

    在此前后，阻击与追击部队又连连给逃敌多次打击。人民军第3军团也参加了追击作战。由于元山等地已经收复，东线“联合国军”只得从海上撤退。他们以强大的陆海空火力掩护美陆战第1师撤退，中朝人民军队仍紧追不舍。敌从连浦机场又空运走1000多伤员后，逃向兴南港，调集各种舰船300余艘，于24日全部乘船从海上逃向“三八线”以南。中朝人民军队一直追上码头。此时，志愿军西线6个军已进至“三八线”。至此，战役遂告结束。

    此次战役的胜利，大大超出志愿军的预期目的。志愿军在朝鲜军民配合下，从11月6日到12年24日，连续作战49天，歼灭南朝鲜第7、第8两个师和土耳其旅大部，给美第2、第7、陆战第1三个师以歼灭性打击，重创美第25、骑兵第1两个师，其他敌所有参战部队，也都受到不同程度打击。据极不完全的统计，共歼敌3.6万余人，其中美军2.4万余人。美第8集团军司令沃克中将也死于战役尾期。志愿军缴获与击毁各种炮1000余门、汽车3000余辆、坦克与装甲车200余辆、飞机20架。收复了朝鲜民主主义人民共和国“三八线”以北的全部（除襄阳）领土，并收复了“三八线”以南的瓮津半岛及延安半岛，扭转了朝鲜战局，为朝鲜战争的最后胜利奠定了基础。这一战役的胜利震惊世界，给美帝国主义侵略者及以美国为首的侵略集团以沉重打击，使美国统治集团内部及其侵略阵营内部矛盾日益加深。杜鲁门与麦克阿瑟