1978年12月21日，广州军区第55军部队从驻地出发，经过广州和钦州，向广西边境的宁明和凭祥地区进发，执行对越自卫还击作战任务。该军部队用7天夜里的时间，行驶了1540公里，于12月31日抵达预定地点，立即开始了战前的紧急准备工作。
1969年12月成立的165师，是广州军区55军的一部分。该师由55军的部分部队和人员，以及从海南军区、41军、42军调来的干部和士兵，在广东龙川组成。1970年1月，该师被授予「陆军第165师」的番号，拥有步兵第493、494、495团和炮兵团。
该师到达集结地后，从12月28日到次年1月5日，完成了从乙种师到甲种师的扩编工作，新建了1个营部、37个连队、132个排、4个所、2个股，新增兵员4680名，经验丰富的老兵890名。提升了320名干部和660名正、副班长，师内调动了1200多名骨干。增添了140辆车和184匹马匹，新配发轻型武器3081支(挺)、火炮27门，以及各类装备和物资285314件。参战总人数达到13065人，师长王自信、政委李子荣领导下的部队做好了战斗准备。
从1979年1月5日至2月5日，师部进行了约30天的战前培训。步兵队伍完成了实弹射击、投弹、排雷破障、自救互救、三防等技能训练，并且进行了连级以上单位的合练；部队干部除了学习战术和地图识别外，还专门研究了越军的编制和作战特点，特别是在山地和丛林环境中的作战指挥和协同问题。同时，师和团级指挥所也专门研究了越军的编制、装备和作战特点，以及其阵地和边防的情况。
根据55军的作战计划，165师作为右翼师参与攻击同登和谅山地区的敌人，是支援主攻部队的重要力量。战役第一阶段的任务是利用军级炮兵和坦克部队，在14号界碑至渠历西侧无名高地间突破敌防，实施穿插战术，切断敌人的退路，并与163师协同作战，确保歼灭同登地区的敌军。
经过师党委的多次讨论，师长王自信决定将全师分为三个梯队，主力沿会梅、波寮、那炸向303高地方向进攻，与488团完成合围，切断敌人退路，阻止敌人援军，并决定歼灭438高地、棍拳、那敏、339高地的敌军，同时与友邻部队协同作战，围歼同登地区的敌军。
2月17日至26日的战役第一阶段中，495团先后攻占了549高地和438高地；493团的一个营攻占了那炸和棍拳，控制了通往太原的公路，但主力在巴寨遇到敌方火力，前进受阻；494团的一个营因指挥失误，未能夺取班庄，转而防守。18日至23日，部队坚守阵地，攻击339高地和班庄的敌人。22日晚上，494团的两个连消灭了班庄的敌人；23日早上，493团的一个营占领了339高地。
2月27日至3月5日的战役第二阶段中，该师受命加强军级炮兵和坦克部队，并在2月27日攻占了555高地、520高地和559高地。随后，部队继续推进，并在3月1日和4日攻占了坤来西南侧长形高地及其他重要高地，确保了战区的防御，并成功消灭了敌军。战至3月5日，攻克了413高地，与163师协同成功攻占了越北重镇谅山市，完成了战斗任务。
3月11日，根据上级命令，165师开始撤回国内，部队依序撤退，于12日中午前全部返回国境内。
在此次对越作战中，165师自2月17日战斗开始至3月12日结束，历时24天，在6公里宽的战线上深入敌后24公里，连续攻占了多个战略要地，歼敌3410名，显示了出色的战斗力。
尽管只是协助主攻的编制，165师在战斗中表现出色，由于敌军的坚强抵抗，师部也遭受了较大损失，歼敌数和伤亡均居参战师之首。
战后，中央军委对该师表现的卓越表彰，授予494团1连「阻击英雄连」、495团7连「攻坚英雄连」的荣誉称号，以及493团的几名士兵荣获「战斗英雄」称号。
