彭德怀意识到，如果连续作战，“朝鲜战局有暂时转入被动的可能”。第四次战役打响后的确如彭德怀预计，志愿军在艰苦的条件下于“三八线”附近做顽强的防御。战役后期，志愿军在阻击美军北进的同时，于横城附近发动“横城反击战”，突破了南朝鲜部队的战线并大量歼敌。但此后在“砥平里”，则经历了一次较大损失的围攻。这让李奇微发现了志愿军的另一个弱点：只要有2个团以上的美军固守有强大火力支援的阵地，志愿军即便以绝对优势兵力包围也难以吃掉。1951年2月17日，志愿军从东西线开始全线撤退。
砥平里之战则使李奇微确认，志愿军已经力竭。他决定不让中国军队有任何喘息之机。他在1951年2月20日签署了第8集团军的向北进攻作战命令。1951年寒冬中，极度饥饿疲惫的志愿军战士们且战且退，到3月5日，美军陆战1师发现志愿军从阵地上消失，联合国全部抵达预定的占领线--亚利桑那线。李奇微并没有止步，新的作战计划“撕裂行动”在两天后迅速发起。
这次战役的目标是还在志愿军手里的汉城。面对美军强大的持续进攻能力，毫无喘息时机的志愿军只会面临越来越大的困境。深谙作战之道的彭德怀果断决定，在3月10日全线运动防御，有组织地向北撤退，这意味着要主动放弃朝鲜首都汉城。1951年3月14日深夜，一支南朝鲜巡逻部队发现，汉城已经没有了中国军队。
由于彭德怀果断撤退的决定，志愿军避免了此后李奇微的空降包围圈。在阻击部队英勇顽强的抗击下，志愿军主力撤回到了“三八线”以北。双方战线又戏剧性地重回志愿军第三次战役发起之地。
第五次战役：钢铁与意志的较量
第四次战役暴露出志愿军武器装备的落后、后勤的瓶颈，都严重制约着作战计划的达成。当美军逐渐找到克制志愿军的作战方法后，受客观实力的制约，志愿军并没有找到更有效克制美军的对策。此时新的入朝兵团抵达让志愿军总兵力达到了70万，他们热切地渴望参与到一场大规模决战中。
在对第五次战役预设战场的讨论中，志愿军多数高级将领建议让美军继续深入到铁原、金化以北地区，一则让疲惫的部队能得到准备的时间，让新入朝部队熟悉战场，也能尽量让美军进入到志愿军预设的阵地。
然而铁原、金化三角地带是一片山地，一过此地则变成开阔的平地。彭德怀担心缺乏重火力的志愿军一旦撤过这一带，将很难阻击美军的机械化兵团。
他的另一个忧虑是，美军可能利用绝对的海空优势，再来一次仁川登陆这样的登陆作战。由于美军拥有绝对的制空权和制海权，这也是志愿军的一大威胁。彭德怀希望尽快击退美军，以消除美军试图在志愿军后方登陆的企图。1951年4月10日，彭德怀把第五次战役的设想和部署电告毛泽东。他决心“即使付出五六万人的代价，也要消灭敌人几个师……”
从前四次战役看，志愿军虽然再次消灭了大量敌军，并从鸭绿江一直抵达到了“三八线”附近，但从未有过彻底全歼美军一个建制团的先例。但第五次战役的这个作战方案还是被毛泽东批准：中国的统帅和将领们希望，在4月22日开始的抗美援朝以来最大规模的第五次战役中，能够一举消灭“联合国军”5个整师，彻底改变被动局面。
4月22日，志愿军发动了抗美援朝战役中规模最大的第五次战役。
西线的临津江一线，英军第29旅旅长布罗迪准将将他的3个营布置在江南的高地上。夜晚22点，志愿军开始再次渡江。在中线通往汉城的阵地上是英军著名的格罗斯特营，该营因远征埃及之战中反败为胜，得到军帽佩戴两个皇家陆军徽章的荣誉。志愿军63军187师的士兵在攻克了该营周边高地后，开始向英国人称之为“城堡山”的148主峰发起冲击。
西方战史是这样描写的：“中国人突然发起冲锋。身着咔叽布军服的中国士兵们的棉布子弹带斜挎在肩上，交叉在胸前。在他们身后，骡子驮着枪炮和弹药，两人一排的队伍搬运着迫击炮和机枪。当中国人靠近阵地时，他们投掷了木柄手榴弹。江边响起迫击炮声，火焰向东边蔓延着，把'城堡山'包围了。”
维克斯兵工厂生产的炮弹劈开了岩石和山坡，却没能阻止志愿军一次又一次的进攻。他们顽强地攀上高地向这些在海外殖民了100多年的殖民部队展开肉搏战。洛克希德公司生产的F-80战斗机投掷的凝固汽油弹在疯狂延缓着格罗斯特营的命运，但3名志愿军战士最终出现在企图逃跑的该营士兵头顶的山坡上。皇家格罗斯特营100多年的历史终结了。
英军俘虏们后来回忆，这些衣衫褴褛的中国士兵挥舞着手中的武器，兴奋地讲个不停，所有残余格罗斯特营士兵都举起手来。虽然中国军人在美军空袭下面临着危险，却仍然对英军表示会把对方伤员抬下山去。这些俘虏看到，志愿军部队的每个师都已经标出自己的渡口，“由骡子驮着大炮的部队不时超过步兵部队，飞驰过江。每个中国人看来都急于南进，投入战斗”。
然而志愿军的攻势再次在一周后的4月29日停止，还是因为后勤的制约！第五次战役第二阶段的战斗在5月中旬结束时，彭德怀命令3个兵团向北撤退休整。然而，依旧如同第四次战役时那样，美军的反击此时已经部署完毕，他们开始反攻了。
初步胜利后的主动撤退让一些志愿军部队失去了警惕，并没有意识到此时其实是部队最虚弱的状态，而且，战争并没有因为第一阶段的进攻而完全结束。而和此前四次战役的部署完全不同，这时“联合国军”第一线除了南朝鲜一个军团，已经全部是美军精锐部队。
5月22日，美军在400公里战线上全线反攻，吸取了志愿军纵深穿插的战法，组织特遣队向因撤退而稍有混乱的志愿军穿插分割。美军强大的机动能力和空中配合，让撤退中的志愿军很难兼顾防御和撤退。志愿军多个兵团付出了极大的伤亡才突出重围。第五次战役是志愿军消灭敌军最多的一次战役，同时也成为付出代价最大的一次。志愿军的阻击部队在接到彭德怀“死守铁原15至20天”的命令后，以血肉之躯，最终阻止了美军钢铁洪流向北的冲击。6月10日，“联合国军”在志愿军阻击部队的死战下，终于停止了进攻。朝鲜战场又回到了朝鲜战争爆发前的大致战线。
五次战役后：从运动战到消耗战的转变
毛泽东总结了第五次战役的经验教训后，在给彭德怀的信中表示，以后“每次作战野心不要太大，只要我军每一个军在一次作战中，歼灭美英土军一个整营，至多两个整营，也就够了”。这次规模庞大的战争让中国领导人开始冷静地巩固自己的阵地，把缺乏大炮和坦克的防线转入地下。
在“三八线”两边，“联合国军”和志愿军分别开始建筑庞大的地下工事。“这些地下工事均用圆木和泥土封顶，除非用155毫米口径大炮直接轰击，否则任何武器都难以奏效。每一座地堡就是一个据点，而每一座山丘就是一个堡垒。”此时，中国国内则掀起了“抗美援朝，保家卫国”的运动。无数年轻人以志愿军英雄为榜样报名参加志愿军。男女老少纷纷捐款以购买战斗机。抗美援朝战争开始结束此前的大规模运动战，转入到长达两年左右的消耗战中。对于缺乏制空权和重火力的志愿军，坚固的地下工事成为弥补火力最理想的作战方式。
在经历了上甘岭战役等惨烈的阵地攻防战斗后，美国人终于发现，如果继续向这些纵横交错、如地下长城一样的工事进攻，无疑是得不偿失的。被美国媒体诟病的“范弗里特的弹药量”和不断运回美国的裹尸袋，究竟让美国得到了什么呢？“只不过是为战线填了一个小小的缺口罢了。”美国历史学者在战后如此评价，“而在'伤心岭'(即上甘岭)背面又赫然耸立着另一座大山，山上布满了就像在'喋血山岭'和'伤心岭'上一样要付出重大代价的地堡和火力点。”