守卫此地的是南朝鲜军队第15团，并得到了美军第10高炮群的支援。美军的炮火非常猛烈，很快在南朝鲜阵地前打出了一片火制地带，但它并没有挡住志愿军的进攻。第l17师三路出击，很快突破了南朝鲜军的前沿阵地。南朝鲜部队收缩防御，死守三巨里核心阵地。

　　志愿军有进无退，冲上高地，与南朝鲜军展开了肉搏战，另外分出一支部队，向美军炮兵阵地猛扑过去。美军见势不妙，抛下南朝鲜军先行南撤。离开了美军的炮火支援，南朝鲜军顿作鸟兽散。志愿军紧追不舍，于21时攻占三巨里。随后兵分两路，一路。直通云山城区，另一路向上九洞攻击前进，阻截逃敌。战至23时，云山东北方向的南朝鲜军部队已被基本消灭。美军战史称：“午夜刚过，南朝鲜第15团就已不再是一支战斗建制部队了，大部分人战死或做了俘虏，侥幸逃脱者极少。”

　　志愿军第l17师进攻开始不久，担任主攻的第l16师也在云山西北方向发起了进攻。要想攻进云山，先要扫清外围高地，但敌军阵地前不易展开兵力，师长汪洋仔细研究地形后，制定了巧妙的进攻计划。他命令第347团以1个营首先出击，截往后撤的南朝鲜部队，吸引高地上的敌军注意力，掩护师主力利用林木掩护向敌阵地隐蔽接近。拿下高地后，二梯队马上发展进攻，直捣云山城。

　　战斗开始。志愿军第347团第2营如一股旋风掠过山谷，转眼间即在龙浦洞附近抓住了后撤中的南朝鲜第12团1个营。双方在公路上杀作一团。路旁高地上刚刚占领阵地的美军见此情景，集中火力支援南朝鲜军作战。

　　这正是汪洋所要达到的效果。在高地上的美军注意力均被吸引到了公路上时，第l16师主力已经进入了进攻出发位置。汪洋一声令下，第347团主力和第348团如两把尖刀，直捣美军阵地。这时已经是黄昏时分，高地上、河谷中到处枪声一片，军号声大作。美军被搞得晕头转向，搞不清哪里是志愿军主力，到底有多少志愿军。美军营长米利金是参加过第二次世界大战的老兵，但他却从来没有见过这种阵势，惊得目瞪口呆，半天才下令重机枪连开火。机枪射手请示射击目标，米利金叫道：“往哪打？那里有喇叭声，就往那里打！”美军的机枪在阵地前打出了一道火墙，志愿军正面进攻受阻……，迂回分队在夜幕的掩护下，从侧后冲上了美军阵地。一排手榴弹，接着是冲锋枪的扫射，战士们猛打猛冲，将美军阵地搅得一片混乱。一个志愿军的战斗小组动作过猛，连手榴弹都来不及投，就冲到了美军的机枪掩体前，两人一合力，干脆把美军的机枪连带射手一起掀下了山崖。战至22时，两颗绿色情号弹从美军阵地上腾空而起。美军残部向云山城内狼狈逃窜。

　　激战过后，志愿军士兵惊异地发现自己的对手不是南朝鲜兵，而是黄头发、大鼻子的美国兵。这是他们战前所不知道的。经过审讯战俘，他们方明白自己遇到了美国的王牌军——第l骑兵师。

　　情况被逐级报告到了第39军军部。军长吴信泉沉吟片刻，对政委徐斌州说：“本想吃肉，却先啃上了骨头。怪不得火力这么强，原来是美军的王牌军。我的意见，继续进攻，吃掉这股敌人！”徐斌州说；“同意。出国第一仗就与美军交手，这是对我们的考验。应该告诉各师，发扬我军近战、夜战的特长和大无畏的革命英雄主义精神，首先从气势上压倒敌人！”“就这么办！”吴情泉说，“命令各师，多动脑筋，先打乱敌人，然后各个歼灭。”

　　志愿军总部接到报告后，彭德怀司令员的答复只有一句话：“坚决消灭美军王牌师。”