1951年5月21日，中朝聯合司令部決定停止進攻，結束第五次戰役第二階段作戰。此戰是志願軍入朝以來發動的規模最大的一場戰役，但美軍已經掌握了我軍的戰術，在此戰中一直拿南北韓軍當炮灰，美英軍主力并沒有遭受到太大的傷亡。
而志願軍和人民軍在一個月内進行了兩次作戰，突擊最遠的部隊已經深入敵後100公裡，部隊此時已經相當疲勞，且彈盡糧絕，有些部隊已經發生了斷糧的狀況，加之雨季将近，在戰線後方江湖沼澤密布，一旦山洪暴發，交通中斷，部隊補給将會遭到更大困難。在這種情況下，彭德懷不得不下令全軍突圍。
但是在第五次戰役撤退的過程中，由于組織不利，指揮失誤等因素，導緻多支部隊被圍，志願軍第20軍，27軍，12軍，60軍180師等多支部隊被美軍分割在敵後，尤其是180師，包括代政委兼政治部主任吳成德在内的3000多名官兵被俘。
不過27軍，20軍，12軍等部隊硬是憑借強悍的戰鬥力和指揮官高超的指揮藝術，撤出了美軍的包圍圈。戰役進行到5月27日，美軍的機械化部隊依然在不停地追擊，志願軍這時候想要安全撤退到三八線以北，必須守住金化，鐵原，碩甯一線，尤其是鐵原，是敵我雙方争奪的重點。
鐵原是北韓南北之間的鐵路樞紐和著名的水稻産地，有三條鐵路在這裡交彙，分别通往南方的漢城，北方的元山和東面的金剛山。這裡也是當時志願軍的後方補給基地，交通樞紐和志願軍的物資存儲基地，從前線撤退下令的各支部隊，也都需要從鐵原撤到後方。更為重要的是，鐵原以北就是一馬平川，如果美軍的機械化部隊突破鐵原，那些正在撤退的志願軍部隊沒有地形可以利用，肯定會損失慘重。
範弗利特親自率領美騎兵1師，陸戰1師，美步兵24師，加拿大25旅，南北韓軍首都師五六萬朝着鐵原殺來。但是在這個時候，彭德懷殺了範弗利特一個回馬槍，他下令志願軍63軍立刻回防鐵原，阻擋美軍的進攻。
63軍的前身是華北軍區第3縱隊，這支部隊雖然在解放戰争期間打了不少硬仗，但是和38軍，39軍，27軍這樣的王牌部隊相比，還是有一定的差距。抗美援朝第五次戰役後撤的過程中，63軍已經如此作戰兩個多月，兵力還有2.4萬人，但他們要守的防線正面寬達25公裡，範弗利特手裡掌握的美軍就有四個整師五萬多人，另外還有1600多門火炮，300多輛坦克，以及空軍的支援。
19兵團司令員楊得志最開始接到指令的時候，并沒有把握完成任務，他們擔心這個任務對于63軍來說太重，一旦完不成任務，将會帶來難以想象的後果。不過彭德懷根本不給楊得志講困難的餘地：“就是把63軍打光，也要堅守鐵原15天到20天！”
鐵原阻擊戰是在匆忙之中展開的，部隊剛進入陣地，還沒有來得及修築防禦工事，就遭到了美軍的攻擊。戰役開始之前，楊得志從19兵團直屬隊抽調出500名老兵給了第63軍，年僅35歲的軍長傅崇碧表示：“63軍就算打的就剩下一個人，也不讓範弗利特前進一步。”
6月1日，美軍第1軍以4個師兵力向第63軍陣地猛烈進攻187師防禦正面，但是他們在打了一天後發現187師陣地穩如泰山，于是将主力放在了189師的防禦正面上，想要從189師這裡打開突破口。
6月2日淩晨，範弗利特下令對189師的防禦陣地進行猛烈炮擊，一個小時就傾瀉了4500噸炮彈。189師師長蔡長元面對美軍的狂轟濫炸，依然率領官兵不停地挖掘戰壕，以減少人員傷亡，他下令将189師全體将士分成200多個戰鬥小組，他們分别堅守在200多個陣地上，他的這一戰法确實有效的阻擊住了美軍的進攻，減緩了美軍的進攻速度。
為了盡可能地消耗美軍的有生力量，蔡長元不斷地調整陣地，并重建立立部隊編制，團打爛了縮編成營，營縮編成連長，連縮編成班，還把幾個減員嚴重的班縮編成一個班，最後師部的機關人員也都派了上去。此時彭德懷的指揮部距離鐵原阻擊戰的戰場隻有100公裡，他幾乎每天晚上都會一個人站在山坡上向南望去，當警衛員走近後，發現彭老總經常是淚流滿面。
189師和美軍激戰三天，到6月4日晚，就不得不撤了下來，剩下的2800人被編成一個團作為預備隊，不斷地繼續補充前線。6月4日晚，188師接手了陣地。188師連夜冒雨開赴陣地。看着狼狽不堪的陣地，188師師長張英輝想到了抗戰期間的道地戰。
張英輝讓部隊利用美軍炸出的彈坑，修築了大規模的簡易坑道塹壕，以密如蛛網的坑道工事來加大防禦縱深。6月5日淩晨，美軍在飛機大炮的掩護對188師陣地發動進攻，188師官兵依托工事躲避炮火，然後放近敵人，與之展開近戰，使美軍的優勢炮火難以發揮作用。
188師還組建了很多的狙擊小組和反坦克小組，着重打擊美軍的坦克和指揮官，成為了三個師中擊毀敵人坦克最多的一個師，但是188師的傷亡也不小，到到6月9日，188師已經到了山窮水盡的地步，師部機關和勤雜人員都已經補充到了一線。到最緊急的時候，傅崇碧軍長把軍部的警衛連、勤雜人員甚至文工團都派到了一線，自己幾乎就成了光杆司令，連軍部的崗哨都派不出了。
6月10日，187師接替188師，投入戰鬥。187師師長徐信當年才30歲，是63軍中最年輕的師級幹部，187師三個團中有兩個團都是主力部隊，戰鬥力十分強悍。但是到187師上來後，原來20多公裡的防禦陣地已經所剩無幾了，美軍已經打到眼前了。
187師師長徐信是個膽子很大的将領，經常幹一些别人不敢幹的事情，在第五次戰役撤退的過程中，187師趕到北漢江後，發現
前面幾百米處美軍正在渡江，已經堵在了他們的前面。前有堵截，後有追兵，形勢十分危急，在這種情況下，徐信下令
部隊卸下僞裝，從容鎮定地從美軍面前渡江而去，美軍還以為是韓軍，讓他們大搖大擺的走了。
鐵原阻擊戰時的徐信，又被逼入了絕境，這時候，他決定以攻代守，全面向美軍發動反擊。軍長傅崇碧聽了他的建議後，決定賭一把，并把軍部直屬的炮兵團和一個火箭炮營全部配屬給187師。
鐵原阻擊戰期間，63軍的炮兵團和一個火箭炮營一直都沒有動用，主要是因為炮彈數量太少，起不到太大的效果，還有就是部隊沒有防空力量，擔心遭到美軍空軍的打擊，得不償失，是以美軍一直都以為63軍沒有炮兵，部隊駐紮地很密集。
6月11日淩晨兩點，徐信一聲令下，63軍所有的炮火全部向美軍營地傾瀉過去。美軍當時為了防止志願軍偷襲，晚上休息之前将所有的裝甲車和坦克都圍成一圈，他們沒有想到的是，這些坦克和裝甲車成了逃離炮火的障礙，炮擊還打中了美軍的彈藥庫，引起的爆炸比志願軍的炮火更加猛烈，徐信立刻下令全師進行反攻，向美軍陣地沖去。很多美軍連槍都沒有來得及拿，光着屁股往後撤，一直撤了30公裡才重建立立防線，等待後方物資趕到。
187師的反擊确實起了效果，美軍在後方休整了兩天才緩過神。6月12日，志願軍司令部下令63軍全軍後撤，此時志願軍各部已經安全撤離，并在後方構築了堅固的防禦體系。當63師将士從前線撤下來的時候，渾身的衣服變成了一縷一縷的布條，不少士兵身上就剩下了一條沾滿血迹的褲衩，彭德懷剛說了一句“祖國感謝你們”，戰士們就哭了，他們想起了那些犧牲的戰友。