美国第八集团军司令李奇微在战后回忆当年向南溃退的情景时写道：“元旦上午，我驱车由北面出了汉城，结果见到了一幅令人沮丧的景象。南朝鲜士兵乘着一辆辆卡车，正川流不息地向南涌去。他们没有秩序，没有武器，没有领导，完全是在全面败退。有些士兵是依靠步行，或乘着各种征用的车辆逃到这里来的。他们只有一个念头——逃呀！逃得离中国军队愈远愈好。他们扔掉了自己的步枪和手枪。丢弃了所有的火炮、迫击炮、机枪以及数人操作的武器。我知道要想制止这些吓破了胆的士兵大规模溃逃，那是枉费心机的。”①
1976年南朝鲜出版的《韩国战争史》，则对美、英等国军队的溃退也作了淋漓尽致的描述：“联合国军士兵扔掉所有重炮、机关枪等支援火器，爬上卡车向南疾驶。车上的人挤得简直连个小孩子都不能再挤上去了，甚至携带步枪的人也寥寥无几，他们只有一个念头，把那可怕的敌人甩掉几英里！拼命跑呀！控制不住的‘后退狂’迅速蔓延开了。”
在中朝联军的猛烈进攻下，美、英、土耳其军和南朝鲜军队经过两天败退，溃不成军。1月3日，“联合国军”前线指挥官李奇微通知南朝鲜总统李承晚，说他已下令于当天下午3时开始自汉城撤退，并由他自己亲临汉江大桥桥头指挥。李奇微竟给第八集团军官兵下令：如果南朝鲜难民争夺汉江大桥，影响其撤退，就开枪射击。
1月3日下午，志愿军司令部的情报参谋跑来向彭德怀报告说：“刚才收听到美国无线电报话机里传出要撤离汉城的对话。”彭德怀立即下令向汉城进击。1月4日中午，志愿军三十九军一一六师和人民军一军团占领了汉城。为防止敌人向汉城反攻，彭德怀决定一鼓作气，逼退汉江南岸之敌，下令以人民军一个师留守汉城，主力于5日渡过汉江。志愿军五十军一部控制汉江桥，主力抢占了汉江南岸滩头阵地。这时，彭德怀考虑不能追击过远，即电令中朝军队如敌继续南逃，则尾追至“三七线”即停止待命。中朝联军于1月5日到8日相继攻占金浦、横城、原州、骊州、水原、利川和西海岸的仁川港，一直将“联合国军”和南朝鲜军驱赶到“三七线”附近。
这次战役，中朝军队共9个军30多万人，冒着狂风大雪和零下20摄氏度的严寒，在冰天雪地里，忍饥挨饿，连续八昼夜迅猛追击，向南推进了80—110公里，但因敌军主力不战而退，只歼敌人1。9万余人。彭德怀分析，敌人显然是企图诱我南下，造成中朝军队后方供应困难，侧翼暴露，以便其利用海空优势，重演仁川登陆。乃于1951年1月7日夜断然命令左、右纵队各军自8日起停止追击，占领有利地形，严阵以待，防敌反扑。第三次战役即告结束。
中朝联军一连串胜利的消息，由新华社即刻广播到全世界，中朝两国人民走上街头，热烈欢呼。1月5日，《人民日报》第一版头条大字标题：《朝中军队发起新攻势，光复汉城向南急进》，同时，刊载通讯《午夜的欢声——记北京大学同学庆祝汉城光复大游行》和社论《祝汉城光复》。1月6日，《人民日报》第一版大字标题：《中国各民主党派致电朝鲜人民：“祝贺光复汉城大胜利！”》，同时刊登大幅照片《北京市学生、工人、妇女庆祝汉城光复》；1月7日，又以头条大字新闻刊登《全国各地人民欢庆汉城解放》的报道。
身为中朝联军统帅的彭德怀，从收音机里听到国内人民欢庆胜利的消息后，却感到寝食不安，又喜又愁。祖国人民为志愿军取得的胜利表现如此高兴，这对志愿军指战员是极大的鼓舞；但他感到国内对志愿军在朝鲜前线面临的严重困难并不了解。他对政治部的工作人员说：“新华社不应该这样大张旗鼓地宣传报道光复汉城，因为敌我力量并没起明显的变化，这次我军虽然前进了一百多公里，但未能大量歼灭敌主力部队，我们是一军（陆军）对敌人三军（陆、海、空军），敌人的武器装备占绝对优势，放弃汉城不过是应急措施，肯定还会反攻的，目前我军并无力防守，如果敌军重占汉城，我们可怎么向祖国人民交代呢？”
以后，彭德怀在“文化大革命”时期被关押受审中，曾就当时他为什么决定中朝联军停止追击一事写道：“我军将敌驱至‘三七线’后，敌改变计划，从日本和国内抽调新生兵力共约4个师，又从欧洲抽调老兵补充部队，集结在洛东江的预备防线。从东线战场方面撤退之兵力，亦集结于洛东江。总之，敌军一切一切都在诱我南进攻坚，待我军疲劳，消耗殆尽，再从正面反击，从侧翼登陆截击，以断我军归路。志愿军入朝后，不到三个月，连续经过三次大战役，又值严冬，全无空军掩护，也未曾休息一天，疲劳之甚可以想见。战斗的和非战斗的减员已接近部队的半数，急需休整补充，准备再战。”①
彭德怀果断地命令部队停止追击，已被历史证明是正确的战略决策，但苏联和朝鲜方面都有人表示不解。他们看到敌人南逃，认为只要中朝联军继续向南追击，美军很快就会退出朝鲜半岛。而此时，在中朝两军内部轻敌速胜的观点也在迅速增长，一些人议论：“美军要速逃，美军要撤退”、“由北向南，一推就完”、“快打，快胜，快回国”等等。
针对这种局势，金日成于1月10日到君子里中朝联军司令部，与彭德怀讨论中朝联军继续向南追击问题。经彭德怀详细汇报志愿军面临的困难后，金日成和彭德怀取得了一致的意见。双方决定军队就地休整补充，召开中朝两军高干会总结经验以利再战。苏联驻朝鲜大使得知会谈的结果，向斯大林报告，说彭德怀“右倾保守，按兵不动，不乘胜追击”。与此同时，毛泽东同意彭德怀的意见并将朝鲜战场的情况电告了斯大林。斯大林回电苏联驻朝大使说：“彭德怀是久经考验的统帅，今后一切听彭的指挥。”并称赞彭德怀是当代天才的军事家。
李奇微诱中朝联军南进不成，即改变了作战方案，急速进行调整部署，将其在第一线地面部队增至25万余人。为了查明中朝联军阵地情况，李奇微乘飞机在上空进行侦察，发现中朝联军前进到“三七线”后，运输线延长，物资补给更加困难，认为：“中共部队已不能有效地进行作战，短时间内不可能发动进攻”：“中国士兵虽有英勇顽强的斗志，但他们致命的弱点是：没有飞机、没有重炮、没有后方供应的保障，每个士兵随身携带的干粮，只能吃五至七天，不可能连续作战。”于是他积极准备重夺汉城。
1月25日，彭德怀在君子里中朝联军司令部主持了中朝两军高干会议。金日成出席了会议。中共中央特派东北人民政府主席、东北军区司令员兼政委高岗由国内赶来参加。这是中朝两军高级干部第一次相聚交流经验的会议，也是庆祝一、二、三次战役胜利的大会。会议正进行中，“联合国军”完成反攻部署。于1月25日开始，在大量空军的支援下，以步兵、坦克组成的多路纵队，对中朝联军阵地进行大规模反攻。1月27日，中朝联军被迫停止休整，立即转入防御作战。
“联合国军”发起大规模攻势的目的是重占汉城，将中朝联军再压回“三八线”以北。其部署是将主力部队集中于西线，以汉城为主要突击方向，东线为辅助突击方向。在前三次战役中，美军和南朝鲜军常采用混合编队。中国人民志愿军针对敌人部署，首先从南朝鲜军阵地实施突破，然后穿插分割，迂回包围，大获胜利。李奇微接受教训，这时改变了部署，用美军打头阵，将兵力分为四路，采取齐头并进，稳扎稳打，各路互相支援的战术，以避免被歼的危险。
李奇微发现志愿军经过三次大的战役尚未休整补充，粮弹供应又十分困难，即采用地面部队始终同我军保持接触的战术，以其猛烈的炮兵、坦克和空军的火力杀伤志愿军前线部队；同时，对志愿军后方运输线实施猛烈的轰炸。
彭德怀对敌人的反攻并不感到意外，但敌人由溃退到反攻，如此之快，却出乎他的意料。联司领导对形势进行分析后，经与朝方商议，认为中朝联军极需休整补充，以利再战。根据1951年1月11日“联合国朝鲜停火三人委员会”的决议，彭德怀于1月27日，密电毛泽东说：“为增加帝国主义内部矛盾，可否播发中、朝两军拥护限期停战，人民军与志愿军从乌山、太平里、丹邱里线北撤15—30公里的消息，如同意请由北京播出。”翌日，毛泽东复电彭德怀，主张向南打下去。复电要求：“我军必须立即发起第四次战役，以歼灭两万至三万美李② 军，占领大田、安东之线以北区域为目标”：“中朝两军北撤15—30公里，发表有限期停战的新闻是不适宜的，敌人正愿我军撤退一段地区，封锁汉川，然后停战”：“我军没有补兵，弹药也不足，确有很大困难。但集中主力向原州打下去，歼灭几部分美军及四、五个南朝鲜师的力量还是有的。请你在高干会上进行说明”。彭德怀收到毛泽东复电，当即决定中朝联军停止休整。
“联合国军”于1月25日发动反攻后，美军两个军、英军两个旅及土耳其、希腊和南朝鲜军沿南汉江西岸至水原线，拼命向北猛攻。彭德怀将中朝联军组成东、西、中3个集团，与敌进行第四次战役。29日，中朝两军高干会提前结束，彭德怀在会上做了紧急作战动员，决定采取“西顶东放”的作战方针，即西线在汉江两岸顶住敌人，东线将敌人有计划放进来，在运动中寻机歼敌。经请示毛泽东，复电说：“部署甚好，预祝胜利。”经8天的激烈战斗，志愿军坚守了主要阵地，但敌人攻势猛烈，志愿军五十军、三十八军伤亡较重，从而被迫节节抗击，阻止敌人前进。
中国人民志愿军在新年前夕举行的第三次战役，由于前进过远，供应线延长，再加冰雪路滑，气候严寒，敌机轰炸，致物资供应极为困难，造成志愿军在第四次战役中的被动局面。鉴于此种情况，彭德怀于1月31日给毛泽东发电说：“第三次战役即带着若干勉强性（疲劳），此次战役则带有更大勉强性。如主力出击受阻，朝鲜战局有暂时转入被动的可能。”
中朝联军凭少量小型火炮和步兵武器抗击敌人的猛烈进攻，彭德怀接连不断地收到前线发来的告急电报和电话。他十分焦急，致电中央军委请速调第十九兵团入朝，并希尽快设法解决志愿军的后方供应和空中掩护问题。
2月4日，金日成来联司与彭德怀会谈，了解中朝联军的防御作战情况和下一步计划。彭德怀详细汇报情况，听取了金日成的意见。经过商谈，金日成对他目前力争停止敌人前进、并从各方面加紧准备、仍作长期打算的方针，表示完全同意。
西线“联合国军”在占领志愿军第一线阵地后，继续猛烈进攻。中朝联军奋勇抗击。此时，因敌机猛烈轰炸，汉江开始解冻，为避免背水作战，彭德怀于2月7日命令人民军第一军团和志愿军五十军主力撤至汉江北岸组织防御，三十八军仍留汉江南岸掩护主力向横城地区集结，并保障东线部队的侧翼安全。
2月8日，“联合国军”向汉江逼近。10日，占领了仁川港，以数师兵力猛攻三十八军阵地，战斗空前激烈，在敌炮火猛烈轰击下，三十八军指战员既无坚固工事依托，又无炮火支援，仍前仆后继，不畏牺牲，守住了阵地，大量杀伤了敌人。
在东线，“联合国军”于1月31日发起进攻，彭德怀电令邓华指挥的东集团主力于5、6两日相继出动，向洪川以南地域迅速开进。这时，“联合国军”被志愿军阻止在砥平里和横城以北地区，形成突出态势，造成志愿军从其侧面反击的有利战机。彭德怀遂决定对横城和砥平里地区之敌实施反击。关于攻击目标，他在征求邓华、韩先楚意见后，原拟围歼砥平里之敌。但随即得知砥平里之敌兵力集中，战斗力较强，且已构筑了工事，不易迅速分割歼灭。考虑到如一昼夜不能解决战斗，则利川及原州附近的敌军可能来援；如两昼夜还不能解决战斗，则水原方向之美军，亦可东援，这样就会打成消耗仗；志愿军将处于极为不利境况。因此，联司迅速改变部署，决以志愿军4个军和人民军两个军团先攻横城地区战斗力较弱的南朝鲜军五、八两个师。
2月11日晚，志愿军邓华集团和人民军金雄集团共7个军，根据彭德怀的命令，对横城附近之敌开始战役反击。经过两夜一天的激烈战斗，围歼了向北猛进的敌人，狠狠地打击了敌军进犯的气焰。美军第八集团军司令李奇微回忆道：“2月11日夜间，共产党发动了反攻。在中共军队进攻面前，美二师遭受重大损失，尤其是火炮的损失更为严重。这些损失是由于南朝鲜第八师仓惶撤退造成的，该师在敌人的一次夜间进攻面前彻底崩溃，实际上是全军覆没。”① 这次反击作战于13日晨结束，邓、金集团密切配合，共歼敌1。2万余人（其中俘敌7800余人），使向该区进攻的美军和南朝鲜军被迫撤退。只有西面砥平里之敌仍在原地未动。中朝联军的猛烈反击震惊了麦克阿瑟。13日，麦克阿瑟乘飞机亲临朝鲜战场观察，当天返回东京后，承认美军的新冒险惨败。
横城反击后，为扩大战果，阻止敌军的攻势，彭德怀决定以机动兵力于13日晚向砥平里之敌发起攻击。但这一次攻击对敌情判断有误，实际上，该地“联合国军”兵力较估计的多，且已构筑了较强的防御工事，而此役志愿军火炮少，虽参战部队建制多，但协同动作差，以致当晚未能解决战斗。14日，集结在西线的美、英军开始东援，当晚又未解决战斗。15日，美、英军大批援军开始逼近砥平里，彭德怀认为要大量歼灭敌人或迫使敌人全线退却，可能性已很小，为避免处于被动，遂于2月15日命令部队停止进攻。自16日开始，部队先后撤出战斗向北转移，转入防御。至此，第四次战役的第一阶段结束。