麥克阿瑟實施仁川登陸後，朝鮮戰爭局勢發生驚天逆轉，朝鮮人民軍兵敗如山倒，以美國為首的“聯合國軍”對北朝鮮步步緊逼，戰火逐漸燒到了中朝邊境的鴨綠江邊，1950年9月30日，周恩來總理代表中國人民向美國發出嚴正抗議：“中國人民決不能容忍外國侵略，也不能聽任帝國主義者對自己的鄰人肆行侵略而置之不理。”然而周恩來總理的這份聲明並沒有引起美國的足夠重視，因為他們始終不會相信剛剛成立的新中國會出兵朝鮮，向世界上最強大的軍事力量發起挑戰。
1950年10月1日，周恩來總理通過印度大使潘尼迦向西方轉達了中國最後的警告：“美國正企圖越過三八線，擴大戰爭。美國軍隊果真如此做的話，我們不能坐視不管，我們要管！”周恩來總理向西方發出的這條信息實際上就是告訴侵略者們，中國的外交努力已經到盡頭了，如果仍然一意孤行，那只有在戰場上一較高下了。麥克阿瑟對此不屑一顧，更是向記者輕蔑地說道：“我認為周恩來的聲明更多的意義在於實現一種政治恫嚇。中共沒有發動戰爭的能力，他們不具備相應的工業實力，沒有什麼能夠阻止聯合國軍跨越三八線。”
1950年10月2日，中共中央一封回復斯大林的電報表明了中國出兵朝鮮決策的正式制定，其內容如下：
我們決定用志願軍的名義派一部分軍隊至朝鮮境內和美國及其走狗李承晚的軍隊作戰，援助朝鮮同志。我們認為這樣做是必要的。因為如果讓整個朝鮮被敵人占去了，朝鮮革命力量受到根本失敗，則美國侵略者將更為猖獗，於整個東方是不利的。
這封電報充分體現出了中國人民要在朝鮮與美國人一決雌雄的無畏氣概。蘇聯一位軍事將領曾感慨萬分地說道：“決策的過程是一個極為艱難和痛苦的過程。”毛澤東主席也是在經過這種艱難和痛苦後才最終決定正式出兵朝鮮。
1950年10月8日，中國人民革命軍事委員會主席毛澤東發布命令：將東北邊防軍改為中國人民志願軍，由彭德懷為志願軍司令員兼政治委員，待命出征。1950年10月19日，中國人民志願軍在司令員彭德懷率領下，跨過鴨綠江，開赴朝鮮戰場。首批入朝的部隊為中國人民志願軍第38、第39、第40、第42軍（以後又增調了第50、第66軍）和炮兵第1、第2、第8師以及一個高射炮團、兩個工兵團共計25萬餘人分別從安東、長甸河口（今上河口）和輯安等地，先後跨過鴨綠江，進入朝鮮北部地區。10月25日，志願軍打響了出兵朝鮮後的第一槍。
隨着志願軍的正式參戰，已經被逼到山區打游擊的金正日終於可以鬆了一口氣，如果志願軍再晚一段時間入朝，那麼北朝鮮或許再也沒有其立身之地。被打得支離破碎的朝鮮人民軍也終於可以有時間來休整舔舐傷口了。
有了志願軍在前方浴血奮戰，朝鮮人民軍的元氣也在慢慢恢復，由於中朝兩軍分屬不同指揮系統，所以在相互配合作戰中往往會出現種種問題，中朝聯軍統一指揮問題急需得到解決。
金日成認為志願軍遠道而來，不能反客為主，自己才應當是中朝聯軍的最高領導者，只有在他的統一指揮下才能名正言順。於是金正日通過朴一禹向中國人民志願軍表達了他的態度，這怎麼可能呢！彭德懷聽後斷然拒絕，這個提議根本不予考慮。彭德懷的態度也代表了當時中國政府的態度。
朝鮮人民軍的結局不禁讓人懷疑金正日的軍事指揮能力，不可否認，朝鮮人民軍在其指揮下在戰爭初期是取得了巨大勝利，險些將聯合國軍趕下大海，但是其孤注一擲的賭博式冒險進攻險些將人民軍全部葬送，麥克阿瑟依靠強大的海軍，不費吹灰之力就取得了仁川登陸的勝利，朝鮮人民軍後路被斷，導致全線潰敗，戰爭初期的十幾萬精銳部隊到最後僅有三萬殘兵敗將突出重圍返回北方。
朝鮮人民軍是在蘇聯扶持下建立起來的，因此無論是武器裝備還是作戰戰術都與蘇軍如出一轍，大規模裝甲戰應用的爐火純青，朝鮮人民軍裝備的350輛T-34在戰爭初期可謂是出盡了風頭，這也是敵人節節敗退的一個重要原因。中國人民志願軍與人民軍完全不同，因為志願軍的武器裝備遠遠不能與人民軍相比，火力與敵人存在很大差距，唯一的優勢就是長達幾十年的征戰所積累下的寶貴作戰經驗，迂迴穿插戰術屢試不爽。蘇軍將領的那一套用在志願軍身上根本不適用。所以即使金正日得到志願軍指揮權也很難取勝。
中國人民志願軍總司令原打算由於林彪擔任，但他一直對出兵朝鮮持反對態度，所以彭德懷臨危受命，由毛主席欽點掛帥出征。論在解放軍中的影響力，彭德懷一點也不比林彪差，當彭德懷掛帥出征的消息傳出後，整個十三兵團司令部一片沸騰。洪學智更是欣喜地說道：“彭老總來當志願軍司令，這可太好了，有咱們解放軍副總司令指揮，那還不把美國人打得稀里嘩啦。”鄧華更是發自內心的高興，他興奮地握住彭德懷的手說道：“歡迎老總，有老總統帥我們的仗就更好打了。”
中國軍隊的大多數將領與彭德懷都有過隸屬關係，他們都曾在彭德懷麾下南征北伐、東征西討，彭德懷的暴脾氣在解放軍中是出了名的，但是他們仍舊拍着雙手歡迎彭德懷的到來，只因為他們對彭德懷的軍事指揮能力和人格魅力高度認可，他們就認準了彭德懷的統帥，對他的命令將會無條件執行，如果將他們突然劃歸朝方指揮必然會引起志願軍中不小的騷亂，對整個朝鮮戰爭局勢也都是極為不利的。或許金日成也是意識到了這一點，也沒有再堅持中朝聯軍的指揮權問題。
但是隨着戰爭局勢的發展，中朝聯軍的統一指揮問題必須要得到解決了，因為在戰場上由於中朝兩軍溝通不暢，多次出現人民軍誤擊志願軍的事件發生。在第一次戰役中，志願軍正在對博川的美軍第24師發起猛烈攻擊時，卻被奉命向順川挺進的人民軍坦克部隊誤認為是敵軍，並向志願軍開炮，這也直接導致了美第24師的逃脫。第二次戰役時，宋時輪第九兵團26軍也在江界附近遭到過人民軍的攻擊。血的教訓是一定要吸取的，否則還會造成更大的災難。
關於在戰場上誰指揮誰的問題是一個敏感的話題，畢竟是兩國軍隊聯合作戰，誰都想擁有聯軍的主導權。毛澤東、周恩來、彭德懷在一起反覆商討交換意見後決定，最好還是由斯大林出面協調比較好，於是周恩來總理主持起草了一份毛澤東致斯大林電，提議由中、蘇、朝各出一人組成黨的三人小組，由三方聯合指揮。斯大林早就對中國軍隊的高超戰略戰術深感欽佩，所以他並沒有同意中方的提議，而是在復電中表示贊同中朝兩軍統一指揮，並提出由中國指揮員負主責的意見，對此金日成也並無異議。於是在12月4日，第二次戰役即將取勝之時，“聯司”成立了。
彭德懷任司令兼政委，鄧華和朝方將領金雄擔任副司令，朴一禹為副政委，金雄奔赴東線組織金雄指揮部，指揮東線人民軍二、三、五共三個軍團，朴一禹則駐志司負責中朝兩軍的聯絡，就這樣一個既能確保指揮統一，又能兼顧中、朝兩軍不同特點的富有東方色彩的統帥機構正式誕生了。
中朝聯軍指揮權問題幸好得到了解決，否則的話志願軍或許又會重蹈人民軍覆轍。1950年12月31日，志願軍將士們頂着凜冽的寒風發起了入朝後的第三次戰役，戰至1951年1月4日，中國人民志願軍第39軍率先攻占漢城，最遠的部隊甚至已經打到了三七線附近，如此輝煌的戰績令所有人都感到振奮，然而彭德懷卻一點也高興不起來，因為他看出了其中的貓膩，志願軍看似大勝的背後實則暗藏着巨大的危機。
首先志願軍的後勤補給線由一百多公里被迅速拉長到五六百公里，這令志願軍本來就很脆弱的補給線幾乎陷於崩潰狀態，經過連續高強度作戰的作戰，志願軍將士們早就人困馬乏疲憊不堪了，他們急需得到休整，否則根本無力再發起新的攻勢作戰。雖然在第三次戰役中志願軍傷亡並不算大，但是美軍損失同樣也是微乎其微，美軍這位新上任的第八集團軍總司令李奇微的確不簡單，美軍並非是潰逃，而是在有計劃地向後撤退。一個巨大的包圍圈正在前方等着志願軍。
1951年1月8日，彭德懷下令，中朝軍隊在三七線附近停止推進，全部轉入防禦，在經過九天九夜的血戰後，志願軍向南推進了100多公里，抗美援朝第三次戰役勝利結束。然而對於彭德懷停止前進的命令卻招來各方的不解和責難。朝鮮最高領袖金日成竟然親自找到彭德懷，要求他繼續進攻，1月11日，彭、金一場極具火藥味的會談開始了。金日成要求：“最好在半個月內，志願軍有三個軍向南進攻，其餘休整一個月再南進。”這個要求令彭德懷相當惱火，他直接回復金日成：“所有的志願軍需要休整2個月，在此之前一個師也不能南進。如果你們認為我這個中朝聯軍總司令不稱職，可以將我撤換掉。”
其實早在1月9日毛澤東主席就給彭德懷交了個底：
如朝方同志認為不必補充休整就可以南進，則亦建議提議人民軍前進擊敵，並可由朝鮮政府自己直接指揮，志願軍則擔任仁川、漢城、及三八線以北之守備。
金日成作為朝鮮領袖，那種盼望祖國儘快統一的心情可以理解，但是要以能夠保證取得勝利為前提，彭德懷在戰後回憶：“我打了一輩子仗，從來沒有害怕過，可當志願軍打過三八線，一直打到三七線附近的時候確實非常害怕。我要為幾十萬志願軍戰士的生命負責。”
1951年1月27日，已經養精蓄銳已久的李奇微終於認為時機已到，發起了大規模反擊，也終於為這場是否繼續南進的爭論畫下了一個句號，彭德懷的判斷是完全正確的，美軍是有計劃地南撤，這令金日成非常汗顏，如果聽從了金日成的建議，那麼志願軍如今的處境根本不敢想象。
中朝兩軍經過慢慢磨合，在以後的戰鬥中配合的越來越默契，最終贏得了抗美援朝戰爭的偉大勝利。
