來不及投，就衝到了美軍的機槍掩體前，兩人一合力，乾脆把美軍的機槍連帶射手一起掀下了山崖。戰至22時，兩顆綠色情號彈從美軍陣地上騰空而起。美軍殘部向雲山城內狼狽逃竄。
激戰過後，志願軍士兵驚異地發現自己的對手不是南朝鮮兵，而是黃頭髮、大鼻子的美國兵。這是他們戰前所不知道的。經過審訊戰俘，他們方明白自己遇到了美國的王牌軍——第l騎兵師。
情況被逐級報告到了第39軍軍部。軍長吳信泉沉吟片刻，對政委徐斌州說：“本想吃肉，卻先啃上了骨頭。怪不得火力這麼強，原來是美軍的王牌軍。我的意見，繼續進攻，吃掉這股敵人！”徐斌州說；“同意。出國第一仗就與美軍交手，這是對我們的考驗。應該告訴各師，發揚我軍近戰、夜戰的特長和大無畏的革命英雄主義精神，首先從氣勢上壓倒敵人！”“就這麼辦！”吳情泉說，“命令各師，多動腦筋，先打亂敵人，然後各個殲滅。”
志願軍總部接到報告後，彭德懷司令員的答覆只有一句話：“堅決消滅美軍王牌師。”
彭德懷的命令迅速傳達到部隊。聽說與美國王牌師交手，第39軍官兵鬥志更旺，一股英雄豪氣陡然而生。一位班長說：“它是王牌，老子就是王中王，專克狗日的王牌軍！”志願軍的進攻更加猛烈。到23時，志願軍已經攻克雲山外圍的全部高地。師長汪洋立即命令預備隊第346團投入戰鬥，向雲山城內發動進攻。第346團團長吳寶光親自到尖刀連——第4連佈置任務，要求他們不顧一切，決不戀戰，直插雲山城內，來個中心開花，為團主力開啟通路！
第4連跑步前進，很快便透過了美軍的炮火封鎖區，進至雲山城邊的三灘川大橋附近。這裡是進入雲山的必經之路，美軍嚴密佈防。第4連隱蔽前進，直到距大橋150米時才突然開火，發起衝鋒。尖刀排衝上橋頭，迂迴分隊則迅速解決了美軍迫擊炮陣地。趁敵混亂，全連突入了雲山城。
副班長趙子林帶領三名戰士，兩人一組，交替掩護，衝在全連的最前面。在城中心的十字路口，迎面碰上了一輛美軍的重型坦克，坦克後面跟著車隊。他們一陣射擊，卡車上的步兵紛紛跳下車。坦克也掉轉炮塔，對準趙子林等人猛烈掃射。其它幾個戰鬥小組這時也已先後趕到，與美軍形成對峙。趙於林見狀，找來兩根爆破筒，喊道：“掩護我！“，就向坦克撲去。
美軍坦克發現有人接近，馬上封鎖街面。趙於林躲進街旁的屋子，穿牆破門，一直衝到了坦克近前。不料，爆破筒插不進行駛中的坦克履帶。趙子林情急之下，乾脆橫刀立馬，衝上街頭，等美軍坦克駛到眼前，方拉響爆破筒，縱身跳入了路旁的一間空屋子裡。
“轟隆”一聲巨響，房屋被震得泥土直落。趙子林抖掉塵土，跑到大街上一看，不由得哈哈大笑，只見美軍坦克的履帶被炸成了幾段，車體在巨大的慣性驅動下，衝出好幾米，壓扁了一輛吉普車，車上的幾名美軍也變成了肉醬。
拔掉“攔路虎”，4連直搗美軍指揮所，戰士們高喊著“繳槍不殺”沖人院中。活著的美軍聽不懂中文，不知如何是好。一位志願軍戰士對準天上就是一梭子，叫道：“不服氣嗎？咱們再打”，美軍聽不懂中文，卻聽懂了槍聲，急忙舉起了雙手。
緊隨著第4連，志願軍其它部隊從四面八方突人了雲山城，與美軍展開了巷戰。在志願軍的猛烈進攻之下，美軍已經鬥志全無。為避免全軍覆沒，團長帕爾莫只好下令向南撤退。由雲山向南有兩條公路，一條通向龍山洞，一條經上九洞、立石通向寧邊，兩條公路在西迂洞附近分叉。午夜過後，美軍部隊開始後撤。由於通往龍山洞的公路已被切斷，帕爾莫命令部隊向立石方向撤退。
然而，想跑，已經來不及了。美軍先頭部隊剛剛透過西迂洞路口，主力即被志願軍擋住了去路。擔負穿插任務的志願軍第348團如神兵天降，一舉攻佔西迂洞路口，封鎖了美軍南撤的通路，將其攔腰截成數段，並趁勢以一部攻佔雲山機場，全殲守敵1個連，美軍的4架飛機還沒來得及起飛，就變成了志願軍的戰利品。
在西迂洞路口，南撤的美軍部隊與志願軍部隊展開了混戰。志願軍首先擊毀l輛榴彈炮牽引車，接著又擊毀l輛清障坦克，把公路堵得水洩不通。美軍幾次反擊，都無法開啟通路。第8團副團長埃德森只好下令部隊拋棄重灌備，分散突圍。這樣，向立石撤退的美軍主力第8騎兵團第l、2營，坦克第70營，野戰炮兵第99營的坦克、卡車、榴彈炮都被拋棄了，活著的官兵們趁著夜幕，有的逃向了