九兵團根據志願軍總部的命令，調整了作戰計劃，決定分兩步打：
一、在5月16日17時30分發起攻擊，第一步以二十軍、二十七軍與朝鮮人民軍第五、第二軍團構成雙層鉗形合擊圈，殲滅縣裡地區的南朝鮮軍第七師、第九師和第三師；以十二軍和二十七軍一部殲滅鷹峰、釜峰地區的南朝鮮軍第五師。
二、視情再殲南朝鮮軍第十一師和首都師。
接到九兵團作戰計劃的當天，5月10日，曾紹山立即召開全軍師以上幹部，召開了作戰會議，初步確定以三十一師、三十五師分別向長水院、寒溪方向突擊，並各以一部兵力分別控制豐巖裡和長坪裡，合殲南朝鮮軍第五師；三十四師爲第二梯隊。爲爭取時間，部隊迅速東移，一面行軍，一面做簡要傳達動員。
5月14日，十二軍全軍到達春川以東進攻出發地區。
這時，九兵團修改了作戰計劃：以3個軍分三路突擊。十二軍的任務是，二十七軍一部歸十二軍指揮，由南向北、由西向東攻殲南朝鮮軍第五師。
由此可見，第五次戰役的指揮體系和作戰計劃是比較混亂的。
但十二軍的前期進攻似乎勢如破竹，但後期則傷亡慘重。
我們還是先來看一下十二軍的戰場日記吧：
5月14日進至春川以東地區，歸第九兵團指揮，參加第五次戰役第二階段作戰。
5月15日部隊冒着敵人的炮火，涉過昭陽江，大膽抵近了敵人。
5月16日全線發起總攻。我軍突破加里山，切斷洪（川）楊（口）公路，激戰自隱裡，痛擊美二師和僞五師。
5月17日先頭部隊穿過洪楊公路，進至釜峰。
5月18日三十五師打加里山，順利。當日晚，佔領加里山，並向大小平川追擊。三十一軍進至道寬裡，與僞軍二十七團接戰。
5月19日三十五師進攻扇坪，戰鬥激烈。戰鬥中，副師長蔡啓榮、作戰副科長李超峰和一O五團副團長趙切源、副參謀長武肇鳳壯烈犧牲，部隊傷亡增大。當晚，三十五師進至踏楓裡、道寬裡地區，與三十一師靠攏，並肩作戰。三十四師主力到達自隱裡以東地區的東南塔洞、白羽山。
同日，三兵團首長爲了增強我軍進攻力量，決定六十軍一八一師歸我軍指揮。
5月20日遇到敵人頑強抵抗。三十四師主力向粟實裡進攻，沿途須突破僞第五、七師層層設防，未能按時到達指定地點；一八一師受敵火力阻滯，僅一個團進至上、下蓮洞地區。三十四師一OO團和一O一團兩個團開始孤軍奮戰。三十一師進至束沙裡，抵達兄弟峰，準備協同二十七軍合殲僞軍三軍團部，但受阻珍富里。
5月21日戰役結束後，敵以十一個師大舉北犯，我軍主力被割裂於洪楊公路以東地區。
戰場日記中說，“21日，敵以十一個師大舉北犯。”所謂北犯，就是以美軍爲首的“聯合”進行了全線反撲。這是誰也沒有想到的，志願軍結束第五次戰役是在勝利的姿態下撤出戰鬥的，但以美軍爲首的“聯合”摸清了志願軍的“禮拜攻勢”，早已做好了七天後的反攻計劃。
戰場形勢突變，向志願軍反撲的美軍和南朝鮮軍分東西兩線加速推進，其速度之快，讓人吃驚。志願軍和朝鮮人民軍共15個軍都面臨被割裂的危險境地。
悲劇終於發生了，三兵團指揮的六十軍一八O師被美軍隔斷包圍了。
就在一八O師陷入困境的時候，十二軍三十一師九十一團同樣孤軍敵後，讓志願軍上下都捏了一把汗。當年任志願軍司令部作戰處副處長，後面當上瀋陽軍區參謀長的楊迪先生，回憶了這段事情的前後經過。他著的《在志願軍司令部的歲月裡》這樣寫道：
就在六十軍一八O師陷入敵人包圍的同時，孤軍深人敵後的第十二軍第三十一師之第九十一團也令我們很擔心。該團接到後撤的命令後，已處於危險困境中。但該團指揮員不驚慌，很冷靜地、很堅定地緊緊掌握部隊，英勇果敢、沉着機智地指揮部隊從敵人阻截的縫隙中衝出來，全團勝利地返回。當時我們爲此極爲高興，這與一八O師形成了鮮明的對比。因此，一直使我深深地記憶在腦海中。
1951年5月16日18時，第五次戰役第二階段反擊作戰開始後，配屬第九兵團指揮的第十二軍，突破敵人的防禦後，軍主力於三巨裡殲滅南朝鮮軍第五師一部，在繼續發展向縱深的進攻中，前進至自隱裡北側，即與從西向東增援的美軍第二師和法國營遭遇，展開激戰，該軍前進即受阻。但該軍擔任迂迴任務的第三十一師九十一團從敵人的左翼繞道插入敵人的縱深，於5月18日拂曉攻佔長北院。該團接到三十一師轉來的彭總電令不分晝夜攻擊前進，大膽迂迴與分割敵人，以求合圍全殲敵人的命令後，該團即繼續前進，於5月20日前出到束沙裡以南兄弟峰(下珍富里西南)，已到達北緯37度線以北地區。
我們志司作戰處接到第十二軍發來電報，報告第三十一師九十一團前進位置後，我們對照地圖一看，啊呀一聲，都很驚喜，該團所到的地點已快接近三十七度線了，直搗敵人縱深，很可能影響東線敵人全線後退。
可是，接着又連續不斷地接到前線各軍的報告，及收聽到敵人的無線電話的對話，美軍第三師已由漢城東南地區迅速向東增援，於5月19日、20日先後進至橫城東北的豐巖裡，並有一部向下珍富里(橫城以東)前進，敵人的快速行動，即將我軍剛到達的九十一團的後路截斷了，使該團形成孤軍深入。我們由非常高興，一下子轉變到非常擔心了。
我們作戰處立即將情況報告志司首長並提出了建議。遵照首長的指示，我們迅速給第十二軍、第九兵團下達電令，令該軍一定要保持與第三十一師和第九十一團的電臺聯繫，三十一師還要與九十一團保持無線電話聯繫，要第十二軍首長令三十一師和九十一團領導一定要保持鎮定，沉着冷靜，緊緊掌握部隊，機動靈活地處置各種可能發生的情況，立即停止前進，設法迅速擺脫敵人，向後撤回。
第九十一團指揮員非常堅強、沉着、鎮靜，又英勇善戰，他們緊緊地掌握着部隊，密切與上級的電臺聯絡。在冷靜地分析敵情和地形情況後，他們定下了非常正確的決心與措施，即不直接向北或向西返回，而是向東，從下珍富里以東翻越雪嶽山，然後沿小道向北返回。這樣他們就避開了敵人。該團領導同志隨時將情況報到師或軍。這樣我們志司作戰處也就隨時掌握了該團的情況。
該團在回返途中，還曾發生了一次險情，即有一天出發前，發現南朝鮮軍有一支部隊也在他們要行進的道路上通過，當時又沒有第二條道路可選擇。該團領導同志研究後，令部隊將繳獲的南朝鮮軍的軍帽鋼盔帶上，將志願軍的軍帽胸章暫時收起來，選擇在拂曉前出發，大白天停下來，下午天將黃昏再出發，全團人員不說話，由幾名會講朝鮮話的同志分到各營，由他們答話，這樣與南朝鮮軍並行了一天，竟沒有被敵人發覺。我們真佩服九十一團指揮員和全團幹部戰士的沉着、機智和勇敢。
當時，爲什麼會出現這樣的奇蹟呢?我們分析，除了該團主觀上處置非常正確外，從敵人方面判斷，可能有幾個原因：一是敵人是側翼掩護部隊，又是在東側(敵人的右翼)，他們沒有想到會有中國人民志願軍到那個方向去；二是敵人是新組建的部隊，官兵沒有打過仗，也沒有與我軍交戰過，因此不知道志願軍是個什麼樣子。
志司接到九十一團全團已於5月27日勝利返回，與三十一師主力會合的電報，我們看了電報後，簡直激動不已。遵照志司首長的指示，立即以志司首長的名義起草了一份通令嘉獎第九十一團的電報交給解參謀長（解方參謀長）。彭總及志司其他首長們都很高興，看了解參謀長送上的嘉獎電報後，略作修改，即令趕快發出去，並要發給志願軍師以上單位。
九十一團的歸來，讓曾紹山鬆了一口氣，這可是出國第一仗啊！
此役，十二軍殲美軍、土軍、法軍、南朝鮮軍等“聯合”計3660餘人，擊毀“聯合”飛機25架、坦克26輛、汽車49輛，繳獲汽車176輛和大量武器裝備。