9月15日，麥克阿瑟調集遠東美軍發動反攻，以4萬多地麵部隊、500多架飛機和300多艘軍艦，在朝鮮中部西海岸的仁川港（Inchon）展開兩棲登陸突襲，橫掃朝鮮半島，截斷朝鮮人民軍的後方交通。
與此同時，據守在釜山灘頭的美、李軍隊也大舉突圍反攻，使朝鮮人民軍腹背受敵，損失慘重。9月30日，美軍攻占漢城。10月1日，美軍越過三八線，向北進犯。
10月7日，美國操縱聯合國通過英、澳等八國提案，授權麥克阿瑟武力“統一朝鮮”。10月中旬，美國糾集英國、法國、澳大利亞、土耳其、荷蘭、比利時、盧森堡、希臘、南非、泰國、新西蘭、哥倫比亞、加拿大和埃塞俄比亞等共15個國家組成所謂“聯合國軍”。在參戰軍隊中，美軍占48%，韓國軍隊占43%，其他各國象征性地派遣了總計不到9%的軍隊。10月21日，美軍攻占平壤，並繼續向鴨綠江和圖們江進攻，戰火燒到了中國邊境。
美國對朝鮮的武裝侵略直接威脅到了中國的安全。實際上，朝鮮內戰爆發2個月之後，從8月27日起，美國空軍便開始不斷侵犯中國東北領空，肆意偵察，殺傷平民；在公海上，美國海軍動輒炮擊和盤查中國商船。中國政府對美國的侵略行徑發出了多次警告，表示中國不會袖手旁
觀。但是，美國對中國的警告置若罔聞。
11月24日，麥克阿瑟悍然發動了“結束朝鮮戰爭的總攻勢”（end-the-war offensive）。11月26日，已在此前應邀秘密渡過鴨綠江的中國人民誌願軍發起了公開的反擊戰役。至1951年5月21日，誌願軍共殲敵19萬多人，將美軍從中國邊境趕回了三八線一帶，從根本上扭轉了朝鮮戰爭的形勢，戰局在三八線附近僵持下來。
對於美軍的失利，麥克阿瑟歸罪於杜魯門總統命令將戰爭限製在朝鮮境內，極力主張把侵朝戰爭擴大到中國大陸，甚至不惜發動一場使用原子彈的世界大戰。而杜魯門不想與中國全麵作戰、消耗人力物力，也不想因為遠東的戰火引發蘇聯對西歐的侵襲，以致打亂美國的全球戰略。
1951年4月5日，麥克阿瑟致信美國眾議院，攻擊杜魯門總統的有限戰爭政策，再次要求在遠東進行一場打敗共產主義的全麵戰爭。4月11日，杜魯門總統在記者招待會上宣布解除麥克阿瑟的各項指揮權，命令美國駐朝鮮第八軍司令馬修·李奇微（Matthew Bunker Ridgway，1895~1993）將軍接任麥克阿瑟的職務。
5月，美國參謀長聯席會議主席布萊德雷駁斥麥克阿瑟說，“紅色中國不是一個尋求統治世界的強國”，如果把戰火擴大到中國，就會把美國“卷入一場在錯誤的地點、錯誤的時間、與錯誤的敵人進行的錯誤的戰爭”。麥克阿瑟的被罷免打擊了美國共和黨右派的勢力，為和平解決朝鮮衝突掃除了一大障礙。
1951年6月23日，蘇聯駐聯合國代表提出了和平解決朝鮮問題的建議，朝、中政府表示同意。6月30日，美國接受了蘇聯的和平倡議，商定於7月10日在三八線附近的開城（Kaesong）舉行停戰談判。此後，雙方打打停停，經曆了2年多的曲折談判，最後於1953年7月27日在板門店（Panmunjom）簽訂了關於朝鮮軍事停戰的協定，結束了朝鮮戰爭。
在美國不甚愉快的經曆中，朝鮮戰爭算是其中的一個。當它結束之後，大多數美國人都急於把它從記憶的罅隙中輕輕抹掉。朝鮮戰爭是美國第一次沒有凱旋班師的戰爭。
——（美）約瑟夫·格登