“我下一戰役擬以宋、陶（九兵團）和陳、王（三兵團）兩兵團隱蔽東移，從楊口、自隱裏之線向東南突擊，求得殲滅南朝鮮軍兩三個師及美第7師之一部，但這一行動必須十分隱蔽。請你們詳細研究部署之。”
第一階段作戰結束時，整個戰線形成了由西南逐漸向東北延伸的一條斜線，造成了防守在東線的南朝鮮第3、第5、第9等三個師側翼暴露。這時，美軍主力全部集中在西線漢城周圍，誌願軍因沒有空軍和重炮支援且裝備太差，難以攻擊成功；而東線隻有戰鬥力較弱的南韓兩個軍團六個師，相對來說比較好打。彭德懷於是與聯司眾將領研究決定，舉行第二階段作戰，重點是殲擊東線的韓軍主力。
彭德懷遂命令第三、第九兵團稍事休整後即隱蔽東移，在楊口、麟蹄一線發動新的進攻，求得殲滅韓軍兩三個師及美7師一部，然後揮師南下原州再轉向水原，向西線美軍主力側後迂回。為迷惑與鉗製西線敵軍，令人民軍第1軍團在漢城以西、楊得誌十九兵團在漢城以東實施佯動，同時令第39軍主力進至春川、洪川之間，以掩護第三、第九兵團東移。
兵者，詭道也。經過一天的考慮，29日，彭德懷又急電19兵團及人民軍第1軍團：
“西線敵人美、英、土軍共八個師集結於漢城周圍及漢江南岸，企圖誘我攻城給我殺傷。為迷惑敵人，請人民軍1軍團在漢城下遊漢江北岸作渡江佯動，並以小部隊向當麵之敵襲擾。十九兵團在漢城以東漢江上遊同時實施渡江佯動。39軍主力南渡昭陽江，進至春川、洪川間，以掩護我第三兵團第九兵團下月初從東線出擊，消滅南朝鮮兩三個師。”
最後，彭德懷還叮囑他的部下：“此電望嚴守秘密，切不要下達並閱後焚燒。”
5月8日和9日，聯司在第九兵團駐地沙鶴裏秘密召開聯合作戰會議，最後確定了東線反擊部署。
5月11日，彭德懷下達了作戰命令：
（一）西路第十九兵團要積極牽製敵人，實施佯動，將美軍主力吸引於西線；
（二）中路第三兵團、東路第九兵團要迅速組織部隊開進，切實隱蔽我軍企圖，嚴防被敵發覺我軍東移……
這是典型的中國打法：聲東擊西，指南打北，集中優勢兵力，先打孤立弱小之敵。
從彭德懷剛確定第二階段作戰意圖的5月初，楊得誌就指揮十九兵團和朝鮮人民軍第1軍團在漢城方向和漢江下遊開展積極的戰鬥佯動，不斷地襲擊“聯合國軍”防守部隊，還在清平川、磨石隅裏及漢城以西公開調查漢江以南兵地要誌，擺出一副氣勢洶洶要迂回漢城及渡江南進的姿態。
此時美軍偵察機也報告，在誌願軍後方發現大約4000輛軍車，其中一半以上車頭朝向南方。
看了情報部門送上來的情報，悍將範佛裏特被鎮住了。他確信：中國軍隊馬上就要大舉進攻漢城了！範佛裏特急忙取消了正在進行的“狂暴作戰”計劃，還報告李奇微說中國軍隊將在未來72至96小時內發起對漢城的進攻，攻擊兵力包括九個師的中國軍隊和三至四個師的北朝鮮軍隊，而且還有十個師的中國軍隊隨後跟進。
當人民軍第1軍團派出一部分兵力在漢城以西虛張聲勢地渡江時，守軍十分緊張，迅即調動兵力迎戰。
“漢城正麵臨著第三次危機！”李奇微聞訊驚呼。
然而，真正的進攻方向是東線。5月16日十八時，中朝聯軍集中了誌願軍第三兵團、第九兵團共六個軍及人民軍三個軍團的優勢兵力，乘東線南韓軍兩個師位置突出和側翼暴露之機，采取鉗形迂回的戰術，按照預先製定的作戰方案，向縣裏周圍地區的南韓軍第3師、第9師實施鉗擊合圍，在東線展開了全線進攻。
第九兵團各部迅速突破了當麵韓軍的防線。但人民軍第2軍團主力因大雪封山、山高路遠，在雪嶽山地區受阻，未能及時趕到預定合圍地域。
曾紹山的12軍也遇到了麻煩。12軍31師衝到自隱裏後與一股敵軍扭殺在一起，師長趙蘭田覺得不對勁 ——事先偵察了解這裏是韓軍，但敵人的炮火又猛又密，還鑽出一大群坦克來，不像是韓軍呀？激戰一陣，抓住俘虜一審問，原來是美2師23團和法國營，他們是剛調上來增援防線崩潰的美2師38團的。這個法國營，就是在第四次戰役中曾經頑強防守砥平裏的那個法國外籍兵團營。