1950年10月19日晚，彭總率領第38、第39、第40、第42軍和炮兵第1、第2、第8師以及一個高射炮團、兩個工兵團，分別從安東、長甸河口（今上河口）和輯安等地，跨過鴨綠江。
當時，形勢已經十分危急，在誌願軍過鴨綠江的當天，敵軍攻占了平壤，另一部13萬人馬兵分兩路，向中朝邊境大踏步前進，企圖在1950年感恩節前結束戰事。
出國與美軍作戰，這對誌願軍來說是頭一遭。以往我軍都是與日軍和國軍作戰，並沒有跟世界第一強國——美國交過手，各級指戰員都在思考：在北韓的山地，和擁有最現代化軍事優勢的敵人作戰，敵人的戰術特點如何？戰鬥力如何？在敵人強大的空軍、炮兵和坦克聯合打擊下，在防禦作戰中我們如何才能守住陣地？在進攻中我們如何才能以小的代價，取得大的勝利？
很快，雙方就有了交戰的機會。
面對敵軍冒進的勢頭，彭總調兵遣將，部署40軍在兩水洞、溫井、龍頭洞等地積極設伏，基本殲滅了韓軍第六師團三個聯隊和第八師團一個聯隊。遭此打擊，美韓聯軍紛紛分散向後收縮，戰機就此出現。
當時，駐紮在39軍正面雲山地區的是韓軍戰鬥力最強的部隊——第一師，左右兩翼均無敵軍。而雲山是一個約 2000戶居民的小城鎮，處於小盆地內，四面環山，叢林茂密，河流縱橫，正是打殲滅戰的好地方。
在完成對雲山三麪包圍後，39軍軍長吳信泉、政委徐斌洲決心集中8個步兵團在2個炮兵團、1個高射炮兵團支援下攻占雲山。具體部署是：第116師從正面實施主攻，117師兩個團從左翼、115師兩個團從右翼協助116師圍攻雲山，117師1個團插至上九洞斷敵退路；115師一個團負責阻擊美軍第24師北援。攻擊時間確定為11月1日19時30分。
之所以選116師擔任主攻任務，是因為116師是39軍乃至四野頭號王牌師。早在東野時期，116師的前身2縱5師就以善於攻堅、善於運動而出名。靠山屯戰鬥，2縱5師改變野司戰役部署，不僅殲滅71軍守敵一個團，而且還為大部隊重創71軍創造了條件。遼沈戰役主攻錦州，11小時挖壕溝7公裏，在總攻時率先突破城垣，以傷亡4000人（犧牲300多人）的代價殲滅國軍八千多人。
正巧，當天下午，騎一師八團進入雲山，開始接替韓軍第一師防務，在交接過程後，車輛、人員向後收縮，正在前線觀察情況的116師師長汪洋在請示軍長吳信泉後，果斷下令提前於16：40分提前發起進攻，霎時間，小小的雲山盆地立即被炮火所籠罩。
主攻的116師以兩個團作為第一梯隊、一個團作為第二梯隊，采取寬正面、多點突破的戰術，於23時30分突破要隘龍浦洞，突入雲山城。第117師於17時30分向三巨裏南韓軍第15團發起進攻，21時攻占三巨裏，而後向雲山進攻，將美軍騎兵第1師第8團直屬隊及第3營740余人包圍壓縮在諸仁橋。
到第二天淩晨3時30分，第116師占領雲山城，美軍、韓軍分散逃竄，戰至2日早晨，雲山及其附近地區的戰鬥基本結束。3日晚，115師第345團發起總攻，全殲被圍於諸仁橋的美軍，雲山戰鬥勝利結束。
此戰，我軍殲滅騎八團大部和韓軍第1師第15團大部，共計2894人，擊落飛機3架、繳獲4架，擊毀和繳獲坦克28輛、汽車176輛、各種炮119門，取得了首次與美軍作戰的勝利。
戰後，116師不愧為王牌部隊，師長汪洋沒想著到處吹噓美軍戰鬥力低下，而是認真分析經驗教訓：這一戰雖然戰果不小，但我軍並沒有占太大便宜，估算116師正面殲敵1400人左右，但自身卻傷亡1241人，敵我傷亡比差不多1：1。
原東野二縱五師攻堅義縣、昌圖、錦州、天津，依靠步炮協同和出色的近戰突破戰術，往往能以較小的傷亡實作較大的戰果，像攻守雙方傷亡如此接近的戰鬥，對116師來說還是頭一次。
根據汪洋戰後總結，美軍和國軍作戰有三點不同。
1.國軍在防禦時喜歡依托既有工事設定若幹據點進行重點防禦，每個據點集中有大量的兵力兵器，且工事密集堅固。而美軍則更傾向於寬正面的要點式防禦，每個點兵力不多、工事簡單、隨到隨守，但隨意構築的野戰陣地不僅有異常強大的火力支援，而且還有非常迅速的兵力支援。
因此在對付國軍時，我軍一般采取集中兵力兵器，縮小正面，加大縱深的打法，才能克敵制勝。對付美軍則不同，必須在寬大正面上加大第一梯隊的力量，多點突破，對多個分散守點之敵形成局部優勢，讓美軍無法相互支援，進而將其逐點包圍殲滅。如果沿用打國軍那種集中優勢兵力重點突破的打法，將會遭到美軍立體火力的重大殺傷。
2.進攻時，國軍喜歡在炮火準備完成後一次動用所有坦克，掩護步兵全線進攻或重點進攻我軍防禦陣地。而美軍進攻就狡猾得多，在陸地和天空火力支援下，以小分隊跟隨坦克實行輪番攻擊，但不做強攻，專門探尋我方陣地弱點，並殺傷消耗我方陣地有生力量。沒多久，美軍空軍和炮兵集中轟炸我方火力兵力稍弱的陣地，再出動數個小分隊進行重點突破，步炮坦和空軍協同程度十分強。
3.撤退時，國軍往往人馬混亂，很多時候就演變為潰敗，1947年東北夏季攻勢，我軍就是趁增援懷德的71軍撤退時將其兩個師大部殲滅。遼沈戰役，我軍也是多路攔腰斬斷撤退的廖耀湘兵團，三天就將其全殲。
而美軍則強得多，以坦克分隊在撤退的公路上展開，以火力和裝甲組成防禦，後面以摩托化步兵和炮兵阻擊。我追擊部隊接近後，以坦炮阻擊壓制，以空軍掩護。在白天的條件下，我軍十分被動，等到黃昏時敵人早已撤遠，而我軍要追擊，又得一夜的時間才能趕上。因此追擊戰時戰果非常小，最好的結局就是能抓住敵人的尾巴痛打一頓，繳獲美軍遺棄的重武器。
