二批目標，迫擊炮彈接連不斷地在346團和347團突破口地段上爆炸，在敵人的雷區、鐵絲網中開闢出長40米、寬6至10米的兩條衝擊通路。師炮兵群則開始對敵人位於馬智地區的縱深炮兵陣地進行壓制射擊，並對192高地和147高地進行第一次集中射擊。在20分鐘的炮火準備中，共摧毀敵地堡、火力點40餘個，消滅美軍一個反坦克炮兵連，炮彈命中率高達80％。
17時整，100高地上升起3發照明彈，這是最後3分鐘炮火急襲射擊的訊號，全師所有炮兵立即對準兩個團的突破口實施集中射擊，對岸敵火力全部被我猛烈炮火所壓制。與此同時，各突擊連障礙排除組在炮火掩護下，迅速排除江北岸的殘存地雷（總攻前已經組織工兵排除了部分地雷）。346團4連排障組成員3班長張財書連續排除4處叢集地雷，在部隊即將發起衝鋒的緊要關頭，掃雷杆又被炸碎的情況下，毅然衝入雷區，用手抓住彈雷索，拉響了最後一群地雷，以自己身負重傷的代價為部隊開啟了通路，戰後被記“一等功臣”。
17時零3分，汪洋下令發出衝鋒訊號，隨著3發綠色訊號彈，由2挺重機槍朝天交叉射出500發紅色曳光彈在暮空中如同兩條紅光閃耀的火龍直衝蒼穹，司號員吹響了嘹亮的衝鋒號，出發陣地上數十挺輕重機槍一起開火，臨戰的時刻到了，那些久經沙場的老兵們，在這一刻立即會產生一種熱血賁張的興奮。
“同志們！衝過江就是勝利！”就在這炮聲、槍聲和號聲中，隱蔽潛伏了整整18小時的116師346團、347團官兵戰士吶喊著躍出塹壕，衝向臨津江！志願軍的新一輪攻勢開始了。
處於暴風中心的韓國第1步兵師第11團、12團正在按白善燁的命令檢查探照燈線路、準備轉入夜間警備，有一部分支援火炮也都開始換裝照明彈，以防止志願軍小分隊的滲透，他們一直把志願軍的戰鬥偵察當成了小分隊的夜間滲透：在12月29日晚，其第12團還“驕傲”地宣稱又一次挫敗志願軍的夜間滲透，並給“敵”造成了重大損失，事實上這是116師347團的偵察分隊，這次戰鬥中有志願軍4名偵察員犧牲。由於對志願軍炮兵火力估計不足，韓軍的土木掩體基本構築在山體表面，很難抗擊志願軍火炮的直瞄射擊——駐守最前沿的韓軍12團1連的工事，在80％有志願軍炮火的準備中被摧毀，該連很快就喪失了戰鬥力。
這時，在臨津江的冰面上，同時出現了數以百計的志願軍官兵。由於冰層無法承受重量和敵人火力，大部分地段的冰面完全破碎了，但1米多深的冰水並沒有使進攻者放慢腳步。炮擊結束後，韓國軍隊殘餘的火力點開始用機槍向江面掃射，敵人一線的火箭筒和81毫米迫擊炮也開始射擊，因此不斷有人倒在冰冷的江水裡或者隨浮冰向下遊飄去。但是沒有倒下的人，以最快的速度向南岸灘頭挺進，在他們當中，不斷有人在高喊：“同志們！爭取前三名，上岸立大功！”——17時零8分，衝鋒開始後僅僅5分鐘，左翼突擊隊的346團第1、第4連已經衝過冰封的江面達到南岸，迅速消滅江邊敵守軍殘餘的火力點，勝利奪取了登陸場。17時14分，右翼突擊隊的347團第5、第7連則徒涉水深過腰冰冷刺骨的臨津江，從事先計劃好的通道攀上10米高的懸崖，肅清敵前沿守軍。前後不過十多分鐘，4個突擊連就已經成功強渡臨津江，開啟了突破口——這也是整個第三次戰役中最早突破臨津江防線的志願軍部隊。在江南岸的灘頭上，躲過志願軍炮火的韓國軍隊以輕機槍、自動步槍不斷向下掃射，並且投下了大量的鋼珠手雷，向前奔湧的隊伍中不斷有人仆倒。但是已經衝到對岸的志願軍官兵未受這一切的干擾，迅速按實現勘察的路線向敵人一線制高點展開攻擊。
在116師正面守備臨津江防線的韓軍第1師師長白善燁後來回憶到：“四周響起了鑼鼓和軍號聲，集雲似的大軍從前後左右猛襲過來，為國捐軀的勇士們被敵軍攻擊的波濤吞沒了，白雪被敵我的鮮血塗染得斑斑點點。第一線的支撐點和第二線的支撐點幾乎同時遭到包圍……，喇叭聲和哨子的尖嘯到處響起，槍炮聲整夜都回蕩在白雪覆蓋的山野中。師部同各團的聯絡一個接一箇中斷了，到黎明時分，師部周圍還在進行激烈的戰鬥。在整個戰爭期間，感到哎呀真是糟糕的時候也就只有這一次。”從白師長的回憶中可以想象出當時戰鬥的激烈與志願軍攻擊的迅猛。116師突破地域是“聯合國軍”在戰前估計到的志願軍主攻方向，但是“聯合國軍”沒有估計到的是，臨津江天險居然幾乎沒有發揮作用，在如此短的時間裡就