4月中旬，隨著第三兵團和第九兵團的六個軍到達前線，加上原來參戰的九個軍以及炮兵、鐵道兵、後勤部隊和技術兵種，誌願軍在朝鮮的兵力已達95萬餘人，其中作戰部隊77萬餘人，後方勤務部隊18萬餘人；第一線部隊十一個軍三十三個師和三個炮兵師、一個高炮師共54﹒8萬人，連同朝鮮人民軍第一線兵力共70餘萬人。從國內抽調的四萬名老兵和八萬名新兵也於3月底前補入部隊。而對麵聯合國軍的前線兵力為十四個師、三個旅，再加上三個南朝鮮師，共近30萬人。從人數上講，中國軍隊是占有絕對優勢的。
中國軍隊的火力也有了極大的改善。新入朝部隊全部改裝蘇式裝備，兵員也經過了補充，每師兵員都超過萬人，步兵武器中衝鋒槍也超過半數，從蘇聯購買的第一批三十七個師的裝備已開始到達，各師都編有炮兵團、高炮營，團一級也增設了57毫米無後座力炮連、120毫米重迫擊炮連、高射機槍連。誌願軍的各種火炮已增至六千餘門，其中大中口徑火炮一千餘門。新入朝部隊還包括新組建的大批特種兵。
這時，斯大林也同意了蘇聯空軍前出至朝鮮境內作戰，並於3月派出闊日杜布上校率領的第324殲擊航空兵師和庫馬尼奇金上校率領的第303殲擊航空兵師替換第28師和第50師回國休整。另外，還同意第151和第324殲擊航空兵師在朝鮮境內機場修建完成後，在別洛夫少將指揮下進入朝鮮境內作戰。
中朝空軍聯合司令部也於3月中旬成立，劉震任司令員，常乾坤和人民軍空軍的王璉上校任副司令員，統一指揮中朝空軍作戰。中央軍委還命令47軍於4月中旬進入朝鮮修建機場，準備修建十四至十五個機場，讓中朝空軍前出作戰，掩護地麵部隊。
應當說，彭德懷和各兵團將領們的樂觀不是沒有道理的。誌願軍現在的實力水準已經達到了中國軍隊曆史上空前的程度。無怪從毛澤東、彭德懷到新上陣的幾位兵團司令，誰都沒有對“殲滅敵人四至五個師”這樣的設想產生過懷疑。中朝聯軍投入這麼強大的力量往前一拱，美國人還能在朝鮮半島站得住腳嗎？
4月9日，為靠近主攻方向，誌司總部已轉移至伊川郡空寺洞。15日，第二線作戰部隊在預定地域完成集結。宋時輪第九兵團在平康、洗浦、淮陽地區完成集結；王近山第三兵團在伊川、鐵原、平康地區完成集結；楊得誌第十九兵團則早已於3月18日以前在南川、市邊裏、兔山地區完成集結。
4月19日，美24師和美25師進至鐵原附近，形成突出態勢，有利於中朝軍隊圍殲。於是，彭德懷斷然決定於4月22日黃昏發起反擊。19日當天，誌願軍總部向全軍發布了政治動員令：
“第五次戰役就要開始了！大量殲滅敵人幾個師的光榮任務，已經落在同誌們的肩上！
這次戰役的意義十分重大，因為它是我軍取得主動權與否的關鍵，是朝鮮戰爭時間縮短或拖長的關鍵。
我們要力爭戰爭的時間縮短，因為它符合中朝人民的利益。我們要力爭這個仗打勝，因為它有勝利的條件。
我們向敵人出擊了，為中朝人民立功的時機已到！
我們的戰鬥口號是：全軍動員起來，發揚艱苦奮鬥、克服困難的精神，以無比的勇敢和智慧，成建製地消滅敵人，爭取每戰必勝！保持革命光榮傳統！……”
4月22日，又是一個月圓之夜。傍晚17時，兩軍對峙的陣線上飛起了無數信號彈，隨著隆隆的炮聲，中朝軍隊在西線以十二個軍的兵力，東線以兩個軍團的兵力，突然在敵軍約二百公裏寬的防線上發起了猛烈的反擊。
慘烈的第五次戰役就這樣拉開了大幕！