等用白雪覆盖，交通壕内插上稻草，盖上一层薄雪，白天严禁人员、车马走动。隐蔽潜伏期间，根据每天保证两餐热食，特别是发起进攻前要吃热饭、喝热汤，多吃油肉类食品，以增强御寒能力的要求，各连炊事班于拂晓、黄昏或夜间，利用民房挡好门窗或散烟灶制作熟食，通过交通壕将热饭热汤送到各班，既保证了热食供应，又防止了暴露目标。汪洋带师团指挥人员、参谋人员都直接在出发阵地上检查隐蔽伪装，发现问题随时改进。
为了配合主攻部队隐蔽潜伏，348团一直在高浪浦里正面积极佯攻，直到进攻前4天才由115师344团接替佯攻任务，使敌产生误判。敌果然集中炮火、飞机，整日向高浪浦阵地猛烈攻击。而在新井至土井一线的两个团都特别组织精干小分队，布置在阵地前沿，击退了敌人多次的武装侦察，保障了进攻阵地的隐蔽和安全。
尽管在美军眼中，志愿军的炮兵火力是微不足道的，但这并不意味着志愿军不会或者不愿使用火炮。相反，对志愿军来说，最大限度发挥将数量有限的炮兵火力，是迅速突破敌坚固设防的关键。临津江一战，是志愿军入朝以来，集中火炮最多的一次战斗。战前，汪洋指定师炮兵营营长杜博为师炮兵主任，负责协助师组织指挥、计划协同全师的炮兵（包括配属2个炮兵团在内共有各种火炮86门）使用。杜博准确理解了师首长作战意图，部署火炮在距敌300…500米处抵进射击，把观察到的敌人火力点、障碍物编上号，画出“写景图”，计算出射击诸元，然后具体分配给每一门火炮上。还根据日落时间、我军炮火数量和弹药数，为保证射击准确，打开突破口制定了详尽的炮火准备的程序和时间：
1、总攻发起的时间：12月31日16时40分到17时，师、团山炮、野炮直接瞄射击，集中打开突破口。
2、16时50分到17时03分，团、营迫击炮参加对敌铁丝网、地雷场集中射击，破坏敌人障碍物、地雷，为尖刀连开辟通路。
3、17时到17时03分，使用全部火炮对突破口进行3分钟的集中压制射击，保障4个步兵尖刀连发起冲击，渡江突破敌江防阵地。
4、4个步兵尖刀连发起冲击的同时，师、团炮兵群开始进行3次拦阻射击，每次延伸100米，护送步兵冲击300米，支援步兵占领并巩固突破口阵地，同时压制敌人反冲击部队。
按照计划，整个炮火支援消耗炮弹3880发，其中在炮火准备阶段发射炮弹2260发，在支援突击部队冲击阶段发射炮弹1330发，纵深战斗阶段发射炮弹290发。事实上，与“中国军队不擅长组织炮兵火力”的说法相反，从红军时代中国军队就有精心组织炮兵火力的传统——实战证明上述程序和时间异常周密、严谨、科学，获得巨大成功。而炮弹消耗也预测得非常准确，实际发射炮弹3669发就顺利完成预定炮火支援任务。与之具有可比性的是一向自认为擅长发挥的火力美军，在炮兵的组织上却是漏洞百出：在李奇微视察美军炮兵阵地时，其营长既不了解志愿军部署情况，又不了解本营各连布防情况；按李奇微命令向志愿军发射的炮弹，居然落在了美军阵地上！
在战役准备阶段，最后确定的是总攻时间：按照西集团的命令，总攻发起时间为12月31日17时（主要原因是各部门于12月28日才完成集结），但是此时夜色渐浓，能见度不良，不利于炮兵瞄准射击，影响炮击效果。要是早了，能见度是好了，但敌航空兵活动频繁，贸然发起攻击将付出很大代价。为此汪洋令炮兵主任杜博和作战科长张常立于总攻时间前一周，连续校对日落时间和敌机飞离我阵地上空的时间。最后测定日落时间为17时03分，敌机飞离时间为16时40分。二者之间的23分钟是既无敌机，能见度又好的时间，既能避免敌机袭扰，又有利炮兵瞄准射击。汪洋随即建议总攻发起时间提前20分钟，定在16时40分。此建议上报39军和西集团后，得到了批准。
相对于一、二次战役前“联合国军”的骄傲自大，39军此次的奇袭准备事实上是在敌人严密地侦察下完成的，这也更显示了达成奇袭的困难程度。除了不受制约的航空侦察外，在这一阶段，韩国第1步兵师也不断实施战斗侦察，以判断志愿军作战意图。但是由于其控制的北岸阵地已被116师悉数攻占，其情报来源受到了一定的限制。20日拂晓第1步兵师发现志愿军已进抵临津江北岸后，立即集中火力对还未完成工事构筑的志愿军阵地进行了猛烈炮击，并以15团1营1个排的兵力试图沿尚未破坏的浮桥向北岸实施战斗侦察，被我军击退。21日，韩国军队在航空兵火力和炮兵的掩护下，又连续向占领高浪铺里的348团1连发动了6次反击，被该连在付出一定代价后将敌击退（这些也可以看出韩军并不象某些西方作者描述的那样，毫无战斗意志）。由于美军的航空侦察未发现明显异常，而在战斗侦察中阵亡的志愿军遗体显示他们来自348团，这使得自诩深谙39军虚实的白善烨（毕竟在一、二次战役都交过手）判断39军主力116师在江北布防，并因此推测在这一地域暂时还不会有大规模行动。而志愿军扫除地雷等行动，被他误解为志愿军可能要以小部队进行夜间渗透，因此提高了部队在夜间的警戒程度。
但是，美军毕竟在航空、无线电侦察方面享有较大优势，因此李奇微在接任后，已经初步判断志愿军可能采取进一步攻击行动，但由于志愿军战役荫蔽工作较好，对于具体的规模、时间他仍然是一无所知（“联合国军”曾估计志愿军会在圣诞节发动进攻）。事实上，如果能大致判断出志愿军的战略意图，以他的性格和陆军参谋长柯林斯将军“我们太需要一场胜利”的嘱托，他完全有时间在12月26日到31日之间，通过前出炮兵支援火力、大规模空袭志愿军可能集结地域等方式，给志愿军冒险进行的奇袭造成极大的困难。同时，由于炮兵的集结和前出痕迹比较明显、志愿军又缺乏雪季防空伪装手段，因此炮1师南下时遭美军空袭损失较大：仅12月30日1天该师就有19门火炮被敌空袭损毁。这对志愿军即将展开的攻势造成了一定的影响，预定支援116师的炮1师26团，到12月30日只有26门火炮到位。
31日凌晨，临津江畔沸沸扬扬下了一场大雪，两岸一片银装素裹，这给116师进攻出发阵地覆盖了一层天然伪装，使得第一梯队突击部队的隐蔽潜伏更是难以察觉。31日这天，李奇微本人还乘坐飞机亲自进行了一次低空巡视，但他在临津江北岸的每一座乡村、每一条道路上空，都没有发现志愿军即将发动攻势的迹象。由于志愿军出神入化的战役隐蔽措施和“联合国军”没能充分发挥其战场侦察优势，使得志愿军在临津江畔大胆而巧妙的隐蔽潜伏取得了成功，进而也使志愿军不得已而为之的第三次战役准备工作，取得了空前的成功；一曲战争史上惊险而完美的旋律，即将随着志愿军奇袭的炮声而奏响。
险奇强渡临津江
时钟终于走到了1950年12月31日16时40分，116师师长汪洋通过电话下达了总攻开始的命令，随着这声命令，师炮兵群的86门火炮，向敌前沿滩头阵地及防御纵深一齐开火，刹那间便摧毁了敌数十个火力发射点和大量障碍物，并成功压制了敌纵深炮兵火力。经过10分钟火力准备后，团营属直瞄炮开始轰击第二批目标，迫击炮弹接连不断地在346团和347团突破口地段上爆炸，在敌人的雷区、铁丝网中开辟出长40米、宽6至10米的两条冲击通路。师炮兵群则开始对敌人位于马智地区的纵深炮兵阵地进行压制射击，并对192高地和147高地进行第一次集中射击。在20分钟的炮火准备中，共摧毁敌地堡、火力点40余个，消灭美军一个反坦克炮兵连，炮弹命中率高达80％。
17时整，100高地上升起3发照明弹，这是最后3分钟炮火急袭射击的信号，全师所有炮兵立即对准两个团的突破口实施集中射击，对岸敌火力全部被我猛烈炮火所压制。与此同时，各突击连障碍排除组在炮火掩护下，迅速排除江北岸的残存地雷（总攻前已经组织工兵排除了部分地雷）。346团4连排障组成员3班长张财书连续排除4处集群地雷，在部队即将发起冲锋的紧要关头，扫雷杆又被炸碎的情况下，毅然冲入雷区，用手抓住弹雷索，拉响了最后一群地雷，以自己身负重伤的代价为部队打开了通路，战后被记“一等功臣”。
17时零3分，汪洋下令发出冲锋信号，随着3发绿色信号弹，由2挺重机枪朝天交叉射出500发红色曳光弹在暮空中如同两条红光闪耀的火龙直冲苍穹，司号员吹响了嘹亮的冲锋号，出发阵地上数十挺轻重机枪一起开火，临战的时刻到了，那些久经沙场的老兵们，在这一刻立即会产生一种热血贲张的兴奋。
“同志们！冲过江就是胜利！”就在这炮声、枪声和号声中，隐蔽潜伏了整整18小时的116师346团、347团官兵战士呐喊着跃出堑壕，冲向临津江！志愿军的新一轮攻势开始了。
处于暴风中心的韩国第1步兵师第11团、12团正在按白善烨的命令检查探照灯线路、准备转入夜间警备，有一部分支援火炮也都开始换装照明弹，以防止志愿军小分队的渗透，他们一直把志愿军的战斗侦察当成了小分队的夜间渗透：在12月29日晚，其第12团还“骄傲”地宣称又一次挫败志愿军的夜间渗透，并给“敌”造成了重大损失，事实上这是116师347团的侦察分队，这次战斗中有志愿军4名侦察员牺牲。由于对志愿军炮兵火力估计不足，韩军的土木掩体基本构筑在山体表面，很难抗击志愿军火炮的直瞄射击——驻守最前沿的韩军12团1连的工事，在80％有志愿军炮火的准备中被摧毁，该连很快就丧失了战斗力。
这时，在临津江的冰面上，同时出现了数以百计的志愿军官兵。由于冰层无法承受重量和敌人火力，大部分地段的冰面完全破碎了，但1米多深的冰水并没有使进攻者放慢脚步。炮击结束后，韩国军队残余的火力点开始用机枪向江面扫射，敌人一线的火箭筒和81毫米迫击炮也开始射击，因此不断有人倒在冰冷的江水里或者随浮冰向下游飘去。但是没有倒下的人，以最快的速度向南岸滩头挺进，在他们当中，不断有人在高喊：“同志们！争取前三名，上岸立大功！”——17时零8分，冲锋开始后仅仅5分钟，左翼突击队的346团第1、第4连已经冲过冰封的江面达到南岸，迅速消灭江边敌守军残余的火力点，胜利夺取了登陆场。17时14分，右翼突击队的347团第5、第7连则徒涉水深过腰冰冷刺骨的临津江，从事先计划好的通道攀上10米高的悬崖，肃清敌前沿守军。前后不过十多分钟，4个突击连就已经成功强渡临津江，打开了突破口——这也是整个第三次战役中最早突破临津江防线的志愿军部队。在江南岸的滩头上，躲过志愿军炮火的韩国军队以轻机枪、自动步枪不断向下扫射，并且投下了大量的钢珠手雷，向前奔涌的队伍中不断有人仆倒。但是已经冲到对岸的志愿军官兵未受这一切的干扰，迅速按实现勘察的路线向敌人一线制高点展开攻击。
在116师正面守备临津江防线的韩军第1师师长白善烨后来回忆到：“四周响起了锣鼓和军号声，集云似的大军从前后左右猛袭过来，为国捐躯的勇士们被敌军攻击的波涛吞没了，白雪被敌我的鲜血涂染得斑斑点点。第一线的支撑点和第二线的支撑点几乎同时遭到包围……，喇叭声和哨子的尖啸到处响起，枪炮声整夜都回荡在白雪覆盖的山野中。师部同各团的联系一个接一个中断了，到黎明时分，师部周围还在进行激烈的战斗。在整个战争期间，感到哎呀真是糟糕的时候也就只有这一次。”从白师长的回忆中可以想象出当时战斗的激烈与志愿军攻击的迅猛。116师突破地域是“联合国军”在战前估计到的志愿军主攻方向，但是“联合国军”没有估计到的是，临津江天险居然几乎没有发挥作用，在如此短的时间里就被突破了。在美军战史里这样记载：
犹如潮水一样，所有的走廊、山涧和道路都挤满了人流，各处残留下来的支撑点，看上去就好象是被激浪冲刷的岩石，中朝军队的进攻，简直就像是涨潮。‘联合国军’依靠其火力优势拼命进行防御，但由于阵地稀薄，到处都有空隙可以被渗透，受到了分割包围，逐渐开始出现崩溃的预兆。
17时40分，346团、347团的一梯队营在炮火掩护下也相继渡过临津江，先后攻占193高地和144。7高地，牢牢控制住了南岸的滩头阵地，并分别向纵深的雨中和马智里挺进，为军师主力渡江创造了有利条件。116师前指也紧接着渡江，在346团之后跟进。同时师预备队348团也从右翼渡过临津江，按照预定计划以第3营攻占舟月里，接应115师渡江。39军的二梯队117师也在346团后渡江，直插湘水里。
此时，在临津江南岸残存的支撑点里，韩军第11团、12团一线部队已经无法战据守韩国报纸上所说的“铜墙铁壁”。由于未能预料到（事实上侦察也未发现）志愿军将以猛烈的炮火准备开始这次战斗，韩国军队大多数的M2重机枪都布置在紧靠江岸的制高点上，成了志愿军炮兵直瞄炮火的绝好靶子，基本没有发挥作用。当残存的韩国士兵从混乱中抬起头的时候，志愿军已经接近了江对岸，而他们手中的步枪根本无法压制江面上潮涌般逼近的志愿军。事实上，在1950年的战斗中，第1步兵师可以说是表现最佳的韩国部队之一。在朝鲜人民军把韩国军队一步一步向南驱赶的时候，在大浦洞附近的一座山脊丢失后，白善烨曾经对溃退中的部队宣言：“我们一起转身回去把敌人踢跑，把我们的山头夺回来！我将在最前线和你们在一起，谁要看到我逃跑，请向我开枪！”这之后，第1步兵师在那些在旧日本军队效过力的老兵带领下，果然最终又把丢失的阵地夺了回来。曾与该部协同的美军第27步兵团米切林（JohnM