在1950年10月25日至12月24日期间，志愿军同朝鲜人民军一起，连续进行了两次战役，歼敌5万余人，于12月6日收复平壤，并把敌人赶回到三八线附近，初步扭转了朝鲜的战局。
1950年12月31日至1951年1月7日，志愿军发动了第三次战役，歼敌1.9万多人。1月25日至4月21日，志愿军又发动第四次战役，歼敌7.8万人。4月11日，“联合国军总司令”麦克阿瑟被撤职，由侵朝美军第八军军长李奇微接任。4月22日至6月10日，志愿军又取得第五次战役的胜利，共歼敌8.2万余人。
1951年7月10日，联合国军方面和中朝方面在朝鲜开城首次举行谈判。美国在谈判桌上进行政治讹诈，要求将军事分界线划在中朝军队控制的三八线以北地区。以后朝鲜战场出现了谈谈打打的复杂局面。8月18日，美军集中8个师的兵力，发动了“夏季攻势”，接着又于9月29日发动了秋季攻势。与此同时，美国空军实行所谓“绞杀战”，对中朝人民军队后方和后方运输线实行大规模的日夜轮番狂轰滥炸，企图切断中朝人民军队前线粮食弹药的供给，迫使中朝方面接受其谈判条件。经过中朝人民军队的英勇战斗，到10月下旬便粉碎了敌人的攻势，共歼敌25万人。
1952年初，美国侵略军公然违背国际公约，在朝鲜北部和中国东北地区撒布大量带有鼠疫、霍乱、伤寒和其他传染病的动物和昆虫，企图以所谓的“细菌战”从根本上削弱中朝军民的战斗力。2月24日，抗美援朝总会主席郭沫若发表声明，号召全国人民动员起来，坚决声讨并制止美军撒布细菌罪行。3月8日，周恩来发表声明，抗议美国政府使用细菌武器和侵犯中国领空。为了战胜美国的细菌武器，中朝两国人民紧急动员起来，开展防疫卫生运动，采取种种措施，动员一切可能的人力、物力、药力扑灭带菌毒虫。美国的细菌战激起了全世界人民的极大公愤，使美国完全陷于世界人民的声讨、审判的被告地位。4月28日，“细菌将军”李奇微下台，由美军上将克拉克接任“联合国军总司令”。美国的“细菌战”遭到失败。
1952年6月23日，美国侵朝空军大规模轰炸了中国境内的鸭绿江水电厂。7月11日，美国空军对北朝鲜和平城市平壤进行轰炸扫射。中国各地掀起了抗议声讨活动，揭露和抗议美国这一暴行。美国企图阻挠中朝战俘全部遣返，并对其俘获的中朝人员施行极其野蛮的摧残和迫害，引起了中朝人民的极大愤慨。1952年2月至10月，《人民日报》多次发表社论和声明，揭露和谴责美军迫害战俘的罪行。全国人民也积极掀起了抗议活动，要求全部释放战俘。
为了挽回败局和迫使中朝方面接受美国的谈判条件，克拉克于1952年10月14日发动了上甘岭战役。美军先后投入6万多人的兵力，出动3千架飞机和170多辆坦克，动用18个炮兵营，进攻不到3.7平方公里的上甘岭阵地。在44天的激战中，美军向上甘岭发射了200万发炮弹和5千枚炸弹，发动了900多次冲锋。但是，志愿军战士，守住了阵地。此战役志愿军歼敌2.7万人。1953年5月中旬到6月中旬，中国人民志愿军配合停战谈判，先后发动两次进攻性作战，歼敌4万余人。7月13日，中朝人民军队发起金城战役，歼敌5万余人，收复土地178平方公里。
美国在形势更加不利的情况下，于1953年7月27日在板门店同中朝代表签订了《关于朝鲜军事停战的协定》。历时3年零32天的朝鲜战争结束。中朝联军共缴获“联合国军”飞机11架，坦克374辆，汽车9239辆，装甲车146辆，船12艘，各种炮6321门（其中榴弹炮、野炮、山炮、自动推进炮748门，高炮射191门，迫击炮1146门，无座力炮681门，火箭筒823门，其他各种炮2732门），各种枪119710支，（其中高射机枪411挺，轻重机枪10016挺，冲锋枪、卡宾枪、自动步枪69711支，步枪、短枪、讯号枪、战防枪等39572支），火焰喷射器17支，各种炮弹489260发，各种枪弹21245071发，手榴弹224123枚，地雷14449个，各种通讯器材5788件（其中电台597部，电话总机单机2355部，报话机、步行机2330部，其他通讯器材506件）。
中朝联军还击落、击伤“联合国军”各种战斗机、轰炸机、侦察机、运输机、炮兵校正机、宣传机、直升飞机等12213架（其中击落5729架、击伤6484架），击毁、击伤“联合国军”坦克2690辆（其中击毁1849辆、击伤841辆），汽车4111辆（其中击毁3600辆，击伤511辆），装甲车45辆（其中击毁42辆，击伤3辆），起重机5辆（其中击毁4辆，击伤1辆），各种炮1374门。
至此，中国人民抗美援朝运动也胜利结束。