1951年4月22日开始，志愿军集中第三兵团，第九兵团，第十九兵团的11个军33个师又四个炮兵师共54万人，在朝鲜人民军三个军团的配合下发动全线反击，对防御阵地正面的联合国军发动进攻。此次战役是志愿军入朝以来发动的第五次战役，也是规模最大的一次战役。
第五次战役前期打的很漂亮，但是志愿军在作战期间有一个弱点，那就是由于后勤补给不足，各部队在进攻的时候只能支撑七天。这一特点被联合国军总司令李奇微给看出来了，他发明了所谓的“礼拜攻势”，李奇微在志愿军发动第二阶段战役的时候组成以坦克，装甲车为主的机械化部队，在飞机的掩护下，对我军发动全面进攻，同时还派大量飞机轰炸我后方补给线和物资中转点，野战医院。我军由于后勤补给不足，不得不后撤。
在志愿军后撤的时候，由于美军机械化部队推进过快，很多部队伤亡都很大，尤其是60军180师，数千人被俘，建制差点被打掉。在这紧要关头，志愿军总司令彭德怀和联合国军总司令李奇微都看到了一个重要的地方，那就是铁原。铁原位于三八线上，是前往元山和金刚山的必经之路，铁原地区还有大量的武器弹药，粮食等物资需要转移，志愿军主力部队也都需要从铁原地区向后方撤退。更危险的是铁原以北地区一马平川，很适合美军机械化部队作战，如果铁原失守，那么志愿军在三八线的防线就会被撕裂，后果不堪设想。在危急关头，志愿军总司令彭德怀命令63军死守铁原。
63军当时兵力近三万人，由于志愿军后勤补给线遭到美军飞机，大炮的严密封锁，部队的粮食和弹药都供给不上。对于志愿军官兵来说，喝口热汤都是遥不可及的事情，只能靠炒面和雪充饥。63军接到命令的时候，美军四个师，英军一个旅五万多人距离铁原只有不到20公里。美军1300多门，大炮180辆坦克，以及铺天盖地的飞机向铁原发动了猛烈的轰炸。
1951年6月1日起，美军第一军集中四个师的兵力63军187师阵地发动进攻，由于187师所在地区地形险要，美军在第二天集中所有兵力转而向189师阵地发动进攻。美军在进攻之前，用一小时打光了4000吨炮弹，志愿军189师阵地都快给掀翻了。189师师长蔡长元把部队兵力分散开，一块阵地一块阵地的守，美军不得不投入大量兵力火力像拔钉子一样去打。
6月3日晚，188师接替了189师的阵地，189师把剩下的官兵编成了一个团。188师进入阵地后，他们发现了阵地上很多韩军防守的战壕和防空洞，188师师长张英辉采取抗战时华北地道战的做法，把所有的战壕和防空洞，还有美军炮弹炸出的深坑都连在了一起，改造成了纵横交错的堑壕防御阵地，美军的坦克面对这种地形根本就无法向前推进，志愿军先后击毁100多辆坦克和装甲车。6月8日，美军出动23架B29轰炸机对志愿军阵地进行大规模的轰炸，这种巨型航弹把阵地炸得都来回晃动。美军轰炸机还投掷了大量的凝固汽油弹，这种凝固汽油弹只要沾上就很难扑灭。多座山头被烧的通红，63军官兵就算都是铁人，面对如雨点一样的炮弹，也会烧成铁水。
当188师被打残，187师上了阵地之后，阵地就剩下了一小段了，战壕被炸得无法再修复，铺满了炮弹壳。187师师长徐信看着千疮百孔的阵地，觉得无论如何是守不住的，于是他提出了一个让所有人都目瞪口呆的建议，那就是对美军发动大规模的反攻。当时63军还有一个炮兵团和一个火箭炮营没有动，一是没有因为弹药量和威力都不够，二是因为没有防空力量，担心遭到美军的空袭，所以一直都没有用，美军一直以为志愿军的炮兵早就打光了，所以没有做出防御，美军前沿的坦克，装甲车，卡车，还有武器弹药零落的堆积在一起。
徐信的建议得到了63军军长傅崇碧的同意，最后63军炮兵悄无声息的来到了前线，在最短的时间内把所有炮弹都倾泻到了美军阵地，围在外面的坦克，装甲车，卡车反而成为了美军躲避炮火的障碍物。炮击还打中了美军的弹药库，引起的爆炸比志愿军炮火还要猛烈，187师师长徐信立刻命令全体官兵发动反攻，很多美军官兵衣服还没有穿好就被乱枪打死，一口气逃了30多公里才稳定住。187师缴获了大批的武器弹药后，才撤离了战场。被打懵的美军几天都没有缓过神，由于弹药大部都被志愿军摧毁或者缴获，也不敢再进行大规模的进攻。
铁原阻击战，63军击毙击伤美军1.5万人，撤退的时候还出人意料的打起了反攻，完成了阻击任务。但是63军在此战也伤亡惨重，两万多名官兵血洒疆场，埋骨他乡，全军只剩下一万余官兵，不得不撤到后方休整。