1951年5月21日，中朝联合司令部决定停止进攻，结束第五次战役第二阶段作战。此战是志愿军入朝以来发动的规模最大的一场战役，但美军已经掌握了我军的战术，在此战中一直拿南朝鲜军当炮灰，美英军主力并没有遭受到太大的伤亡。
而志愿军和人民军在一个月内进行了两次作战，突击最远的部队已经深入敌后100公里，部队此时已经相当疲劳，且弹尽粮绝，有些部队已经发生了断粮的状况，加之雨季将近，在战线后方江湖沼泽密布，一旦山洪暴发，交通中断，部队补给将会遭到更大困难。在这种情况下，彭德怀不得不下令全军突围。
但是在第五次战役撤退的过程中，由于组织不利，指挥失误等因素，导致多支部队被围，志愿军第20军，27军，12军，60军180师等多支部队被美军分割在敌后，尤其是180师，包括代政委兼政治部主任吴成德在内的3000多名官兵被俘。
不过27军，20军，12军等部队硬是凭借强悍的战斗力和指挥官高超的指挥艺术，撤出了美军的包围圈。战役进行到5月27日，美军的机械化部队依然在不停地追击，志愿军这时候想要安全撤退到三八线以北，必须守住金化，铁原，硕宁一线，尤其是铁原，是敌我双方争夺的重点。
铁原是朝鲜南北之间的铁路枢纽和著名的水稻产地，有三条铁路在这里交汇，分别通往南方的汉城，北方的元山和东面的金刚山。这里也是当时志愿军的后方补给基地，交通枢纽和志愿军的物资存储基地，从前线撤退下令的各支部队，也都需要从铁原撤到后方。更为重要的是，铁原以北就是一马平川，如果美军的机械化部队突破铁原，那些正在撤退的志愿军部队没有地形可以利用，肯定会损失惨重。
范弗利特亲自率领美骑兵1师，陆战1师，美步兵24师，加拿大25旅，南朝鲜军首都师五六万朝着铁原杀来。但是在这个时候，彭德怀杀了范弗利特一个回马枪，他下令志愿军63军立刻回防铁原，阻挡美军的进攻。
63军的前身是华北军区第3纵队，这支部队虽然在解放战争期间打了不少硬仗，但是和38军，39军，27军这样的王牌部队相比，还是有一定的差距。抗美援朝第五次战役后撤的过程中，63军已经如此作战两个多月，兵力还有2.4万人，但他们要守的防线正面宽达25公里，范弗利特手里掌握的美军就有四个整师五万多人，另外还有1600多门火炮，300多辆坦克，以及空军的支援。
19兵团司令员杨得志最开始接到命令的时候，并没有把握完成任务，他们担心这个任务对于63军来说太重，一旦完不成任务，将会带来难以想象的后果。不过彭德怀根本不给杨得志讲困难的余地：“就是把63军打光，也要坚守铁原15天到20天！”
铁原阻击战是在匆忙之中展开的，部队刚进入阵地，还没有来得及修筑防御工事，就遭到了美军的攻击。战役开始之前，杨得志从19兵团直属队抽调出500名老兵给了第63军，年仅35岁的军长傅崇碧表示：“63军就算打的就剩下一个人，也不让范弗利特前进一步。”
6月1日，美军第1军以4个师兵力向第63军阵地猛烈进攻187师防御正面，但是他们在打了一天后发现187师阵地稳如泰山，于是将主力放在了189师的防御正面上，想要从189师这里打开突破口。
6月2日凌晨，范弗利特下令对189师的防御阵地进行猛烈炮击，一个小时就倾泻了4500吨炮弹。189师师长蔡长元面对美军的狂轰滥炸，依然率领官兵不停地挖掘战壕，以减少人员伤亡，他下令将189师全体将士分成200多个战斗小组，他们分别坚守在200多个阵地上，他的这一战法确实有效的阻击住了美军的进攻，减缓了美军的进攻速度。
为了尽可能地消耗美军的有生力量，蔡长元不断地调整阵地，并重新建立部队编制，团打烂了缩编成营，营缩编成连长，连缩编成班，还把几个减员严重的班缩编成一个班，最后师部的机关人员也都派了上去。此时彭德怀的指挥部距离铁原阻击战的战场只有100公里，他几乎每天晚上都会一个人站在山坡上向南望去，当警卫员走近后，发现彭老总经常是泪流满面。
189师和美军激战三天，到6月4日晚，就不得不撤了下来，剩下的2800人被编成一个团作为预备队，不断地继续补充前线。6月4日晚，188师接手了阵地。188师连夜冒雨开赴阵地。看着狼狈不堪的阵地，188师师长张英辉想到了抗战期间的地道战。
张英辉让部队利用美军炸出的弹坑，修筑了大规模的简易坑道堑壕，以密如蛛网的坑道工事来加大防御纵深。6月5日凌晨，美军在飞机大炮的掩护对188师阵地发动进攻，188师官兵依托工事躲避炮火，然后放近敌人，与之展开近战，使美军的优势炮火难以发挥作用。
188师还组建了很多的狙击小组和反坦克小组，着重打击美军的坦克和指挥官，成为了三个师中击毁敌人坦克最多的一个师，但是188师的伤亡也不小，到到6月9日，188师已经到了山穷水尽的地步，师部机关和勤杂人员都已经补充到了一线。到最紧急的时候，傅崇碧军长把军部的警卫连、勤杂人员甚至文工团都派到了一线，自己几乎就成了光杆司令，连军部的岗哨都派不出了。
6月10日，187师接替188师，投入战斗。187师师长徐信当年才30岁，是63军中最年轻的师级干部，187师三个团中有两个团都是主力部队，战斗力十分强悍。但是到187师上来后，原来20多公里的防御阵地已经所剩无几了，美军已经打到眼前了。
187师师长徐信是个胆子很大的将领，经常干一些别人不敢干的事情，在第五次战役撤退的过程中，187师赶到北汉江后，发现
前面几百米处美军正在渡江，已经堵在了他们的前面。前有堵截，后有追兵，形势十分危急，在这种情况下，徐信下令
部队卸下伪装，从容镇定地从美军面前渡江而去，美军还以为是韩军，让他们大摇大摆的走了。
铁原阻击战时的徐信，又被逼入了绝境，这时候，他决定以攻代守，全面向美军发动反击。军长傅崇碧听了他的建议后，决定赌一把，并把军部直属的炮兵团和一个火箭炮营全部配属给187师。
铁原阻击战期间，63军的炮兵团和一个火箭炮营一直都没有动用，主要是因为炮弹数量太少，起不到太大的效果，还有就是部队没有防空力量，担心遭到美军空军的打击，得不偿失，所以美军一直都以为63军没有炮兵，部队驻扎地很密集。
6月11日凌晨两点，徐信一声令下，63军所有的炮火全部向美军营地倾泻过去。美军当时为了防止志愿军偷袭，晚上休息之前将所有的装甲车和坦克都围成一圈，他们没有想到的是，这些坦克和装甲车成了逃离炮火的障碍，炮击还打中了美军的弹药库，引起的爆炸比志愿军的炮火更加猛烈，徐信立刻下令全师进行反攻，向美军阵地冲去。很多美军连枪都没有来得及拿，光着屁股往后撤，一直撤了30公里才重新建立防线，等待后方物资赶到。
187师的反击确实起了效果，美军在后方休整了两天才缓过神。6月12日，志愿军司令部下令63军全军后撤，此时志愿军各部已经安全撤离，并在后方构筑了坚固的防御体系。当63师将士从前线撤下来的时候，浑身的衣服变成了一缕一缕的布条，不少士兵身上就剩下了一条沾满血迹的裤衩，彭德怀刚说了一句“祖国感谢你们”，战士们就哭了，他们想起了那些牺牲的战友。