1952年10月，当时志愿军在地面作战中已经越来越占据主动权，美军不甘心失败，于是制定出了所谓的“摊牌行动”计划，准备进攻志愿军15军防守的五圣山前沿的537.7高地和597.9高地，防守537.7高地的是志愿军15军135团1连，防守597.9高地的是志愿军135团九连和八连的一个排，共一个加强连的高地。
美军对这次行动计划非常有信心，财大气粗的美国人调集了16个炮兵营280多门重炮和200多架次的战斗机和轰炸机，准备以美军步兵第七师和韩军第二师的两个营为进攻部队，用六天的时间，以伤亡200人的代价轻松拿下志愿军这两个高地。但是此战还没开打就走了样，战前韩二师的一个参谋带着作战计划投降了志愿军，白马山方向38军的一名军官也泄露了一些军事机密，但是双方的指挥官都没当回事。
1952年10月14日，美军用320门火炮，47辆坦克，50多架飞机对15军30公里防御阵地的正面进行炮火准备，其中对五圣山597.9高地和537.7高地的轰炸尤为惨烈。美军的火力密度很大，每秒中有六发炮弹砸向志愿军的阵地，在坑道中的志愿军像是在坐在一叶小舟中在惊涛骇浪中颠簸，有一名17岁的小战士硬是被活活震死。很多官兵舌头，嘴唇都咬破了。
秦基伟本以为美军不会进攻险峻的上甘岭地区，而是进攻地势较为平缓的平康方向，但是没过多久他就发现是自己错了。美军本以为猛烈的炮火会摧毁志愿军的阵地，但是等到美军第七师31团冲锋的时候还是遭到了志愿军15军守军的打击，美第七师31团二营，三营的伤亡率达到了百分之七十，不得不派32团继续进攻597.9高地，但是也没有成功。在537.7高地上，韩军在遭受志愿军痛击之后，呼叫轰炸机对志愿军阵地轰炸，美军出动二十多架B26轰炸机对志愿军537.7高地进行轰炸，还投掷了大量的凝固汽油弹，给守备部队造成了很大的伤亡。仅仅两天的战斗中，一连和九连就消耗了40万发子弹，手榴弹，手雷近万枚，打坏10挺苏式转盘机枪，62支冲锋枪，90支步枪，人员伤亡也很大。
15军45师师长崔建功不断的往阵地上增兵，很多阵地白天被敌人夺走，晚上又被志愿军夺了回来，双方打成了消耗战。战役最艰难的是第二阶段的坑道作战，由于美军炮火过于强大，志愿军15军官兵后来不得不转入坑道作战，但是在坑道作战中，美军对志愿军物资的封锁非常严重，当时15军是不缺物资的，但是却送不上去，15军从后方采购了六万斤苹果却不知道怎么送进坑道，最后15军军长秦基伟下令送进一个苹果立二等功。整个上甘岭战役，运输人员就伤亡了1700多人，有时候为了送一壶水，要搭上几位战士的生命。
上甘岭战役从1952年10月14日到11月25日，历时43天，双方在面积仅有3.7平方公里的两个高地进行了反复争夺。在这场战役中，美军向上甘岭两个小小的山头倾泻了190万发炮弹和5000枚航空炸弹，上甘岭的山头上，每平方米就有76枚炸弹爆炸，土石都被炸松了两米，炸弹的铁屑，弹壳铺了厚厚的一层。志愿军在此战中伤亡1.15万人，而以美国为首的联合国军伤亡2.54万人，还有300多架飞机被击落，40辆坦克，61门大口径火炮被志愿军摧毁。