עם זאת הכוחות הצפון קוריאנים הוכו קשות על ידי מטוסי התקיפה, דוגמה לכך הם שני מקרים בהם כוחות דרום קוריאניים מצאו 600 ו-700 גופות של חיילי האויב מיד אחרי תקיפות של מטוסי F-51 ו-F-80. בתחילת ספטמבר הצפון קוריאנים ארגנו את המתקפה האחרונה והנואשת שלהם לתוך מתחם פוסאן, שוב מקארתור הורה על תקיפות טקטיות על ידי המפציצים הכבדים ומטוסי כוח משימה TF-77 של הצי וטייסות הנחתים שרק הגיעו לזירה הצטרפו לקרב. הפעילות של הצי היוותה בעיה גדולה למרכז הבקרה שמסכי המכ"ם שלהם הוצפו בעשרות מטוסי הצי שנהגו לבוא ככוח משימה גדול בדממת אלחוט וללא תיאום עם חיל האוויר. טייסי הצי נתקלו גם בבעיות, כאשר הם הגיעו לזירת הקרב הם גילו שהם מתקשים ליצור קשר עם הבקרים הקדמיים הן בשל הבדלי הקשר והן כיוון שהתדרים שהבקרים השתמשו בהם היו לרוב רווים בדיבור. ואפילו כאשר הם הצליחו ליצור קשר ולקבל הוראות מהבקרים, ההכוונה שהם קיבלו התבססה על מפות שחילקו את השטח לאזורים ממוספרים, בעוד הם עצמם ניווטו בעזרת נקודות ציון עם קווי אורך ורוחב. כמו כן הם מצאו שהמפות שלהם היו לא מעודכנות ולא מתאימות למצב. חלק מטייסי הצי היו מחליטים להמשיך לטוס ולתקוף עצמאית מטרות שהם בעצמם זיהו, ואילו החלק השני פשוט היה מבטל את המשימה וחוזר לנושאת המטוסים. בשקלול אחוז ביטולי המשימה שנגרם מבעיות תקשורת עם יחידות הבקרה עמד על 15 אחוז ביולי וקרוב ל-30 אחוז באוגוסט.
ב-12 בספטמבר הכוחות הצפון קוריאנים המותשים החלו לסגת לאט מעמדותיהם במתחם פוסאן, אך הלחימה מולם הייתה עדיין עזה ועיקשת.
ב-15 בספטמבר קורפוס X שהוא כוח משותף בין הנחתים הצבא האמריקאי וכוחות דרום קוריאניים, נחת בנמל אינצ'ון שבסיאול. כוחות הנחתים גובו על ידי הטייסות הייעודיות שלהם והן שכנעו את גנרל אלמונד שפיקד על הקורפוס שחיל האוויר לא עושה דיו כדי לעזור לכוחות הקרקע. הנחתים לא השתמשו רבות בתותחי ארטילריה ונשענו אם כן על הטייסות שלהם לסיוע באש. המטוסים היו לרוב בכוננות באוויר ולכן יכלו לתקוף תוך זמן קצר מרגע קבלת המשימה, כמו כן היה נדמה שאין רגע בו מטוסי הנחתים לא היו זמינים לתקיפה. אנשי חיל האוויר היו צריכים להסביר שבעוד טייסות הנחתים התרכזו במשימות סיוע אווירי קרוב והגנו על קו חזית קטן יחסית של כ-56 קילומטרים, חיל האוויר ביצע הרבה יותר סוגי משימות ופעל בקו חזית של כ-240 קילומטרים ולכן לא היה יכול לספק את אותה רמת סיוע אווירי כמו טייסות הנחתים.
ב-16 בספטמבר החלה מתקפת נגד של כוחות האו"ם שהיו נצורים במתחם פוסאן. כוחות דיוויזיית הפרשים הראשונה (שריון) נתקלו בהתנגדות עזה ולכן שוב על המפציצים הכבדים ניתנה המשימה לתקיפה טקטית. למחרת 42 מטוסי B-29 הפציצו בקרבת מקום. הפעם במקום שטח גדול התקיפה התרכזה בשני מוקדים בגודל של 457 מטר על 4,572 מטר שהם שני קילומטר רבוע כל אחת ועליהן הוטלו כ-1,600 פצצות 226 קילוגרם. אף על פי שהפעם הפעולה הצליחה וכוחות הדיוויזיה יכלו להתקדם, המשאבים והמאמץ שהושקעו בהפצצות אלה היו ביחס הפוך לתשואה שקיבלו מהן ותקיפה על ידי מטוסי תקיפה הייתה יכולה להיות הרבה יותר זריזה ומידית. באותו היום מטוסי חיל האוויר תקפו כוחות צפון קוריאנים שלחמו בדיוויזיית רגלים ה-2 והטילו עליהם כ-260 פצצות נפלם שהרגו כ-1,500 מחיילי האויב. ב-18 בספטמבר מטוסי חיל האוויר ביצעו 286 גיחות סיוע קרוב, ו-361 ב-19 בחודש. תרומתם של בקרי האוויר הקדמיים הייתה מכריעה, דוגמה לכך היה תקיפת שיירה של כ-30 טנקי T-34 שהתקדמה לכיוון כוחות האו"ם, שזוהתה מבעוד מועד על ידי בקר קדמי והותקפה על ידי מטוסי F-51 ו-F-80 שפגעו בכמחצית מהם והניסו את השאר.
לאחר מספר ימי לחימה קשים הנסיגה של הכוחות הצפון קוריאניים הפכה פתאום למנוסה וכוחות היבשה של האו"ם שעטו צפונה וב-26 בספטמבר נפגשו עם קורפוס X כ-30 קילומטר דרומית לסיאול. חיל האוויר החמישי תרם תרומה משמעותית לניצחון בקרב מתחם פוסאן. באוגוסט מטוסי חיל האוויר טסו 7,397 גיחות סיוע קרוב, כ-238 גיחות בממוצע ביום. בספטמבר התבצעו 6,440 גיחות סיוע קרוב, כ-215 גיחות בממוצע ביום. עם נתונים כאלה מפקדי הכוחות במתחם שיבחו את המאמץ של כוחות האוויר.
מטוסי הצי עם מאמציהם המרשימים בסיוע אווירי בזמן הקרב היו מוגבלים למדי, זאת מכיוון שחודשי הקיץ החמים הקשו מאוד על מטוסי הקרב הסילוניים שהתקשו לייצר דחף מספיק כדי לשאת כמות חימוש ודלק מספקים. לעיתים מטוסי ה-F9F נאלצו לטוס חמושים בתותחיהם בלבד, ללא פצצות או רקטות. והיו משתתפים ביעפי קלע במטרות קרקע בלבד ולרוב נשאו מספר מוגבל של רקטות ולא הטילו פצצות למשך קרוב לשמונה חודשים.
הנחיתה באינצ'ון.
מבצע הנחיתה באינצ'ון נהגה על ידי מקארתור ובוצע למרות התנגדות עזה בדרגים גבוהים הן בממשל והן בצבא האמריקאי. למען המבצע גויס כל להק המשימה TF 77 שעובה מתחילת המלחמה והיה לכוח נושאות המטוסים הגדול ביותר מאז מלחמת העולם השנייה. הכוח כלל את נושאות המטוסים פיליפין סי (USS "Philippine Sea"), ואלי פורג' (USS "Valley Forge"), באדואנג סטרייט (USS "Badoeng Strait"), סיסילי (USS "Sicily") ואה"מ טריומף (HMS "Triumph") הבריטית. כהכנה למבצע על כוח המשימה הוטל לתקוף מטרות הן באזור אינצ'ון והן באתרים משניים כדי ליצור בלבול לגבי מיקום הנחיתה המדויק. מתכנני המבצע אף הגדילו לעשות והפיצו שמועה שהנחיתה תתבצע דרום מערבית לקומאן (Kuman) והורו על תקיפות בקרבת מקום. המנדט שניתן לכוח המשימה היה לבצע 40 אחוז מהתקיפות באזור אינצ'ון ו-60 אחוז דרומית וצפונית לה.
המבצע החל בבוקר 15 בספטמבר וספינות הנחיתה, כולל הכוחות הנוחתים הסתמכו על כוחות האוויר של להק המשימה TF 77 לכיסוי וסיוע אווירי. בסוף היום קרוב ל-15,000 חיילים הצליחו לנחות ולפעול מחופי אינצ'ון. בשלושת השבועות בין 6 ל-21 בספטמבר נושאות המטוסים האמריקאיות ביצעו מספר מרשים של גיחות. מפיליפין סי יצאו 878 גיחות, 826 מוואלי פורג', 545 מבוקסר, 474 מבאדואנג סטרייט ו-366 מסיסילי.(ההשתתפות המוגבלת של חיל האוויר האמריקאי נבעה ממחויבות של האמריקאים להגן על יפן מתוקף הפירוז של יפן ואיסור של בניית כוח צבאי, מה שגרם להקצאת טייסות לטובת המשימה).
המירוץ לנהר יאלו.
מסוף ספטמבר עד 1 בנובמבר 1950 הכוחות הצפון קוריאנים היו בנסיגה מתמדת, תקיפות של מטוסי קרב התמעטו בגלל מיעוט הקרבות. מטוסי הבקרה הקדמיים בנוסף על תפקידם באיתור והכוונת תקיפות אוויריות החלו לפזר כרוזים הקוראים לחיילים צפון קוריאנים להיכנע והבטחות למעבר חופשי לדרום בתנאי זה. למרות זה במספר מקרים דוגמת ההצנחה 30 קילומטר צפונית לפיונגיאנג בה השתתפו 111 מטוסי C-119 ו-C-47, והצנחנים גובו ב-75 מטוסי F-51, 62 מטוסי F-80 ו-5 מטוסי B-26 שהיו אחראיים על השמדת 50 כלי רכב, 4 טנקים, 23 כרכרות שוורים, תותח ארטילריה ומספר מצבורי תחמושת ודלק.
הנסיגה של כוחות האויב מקוריאה הדרומית אפשרה חזרה של טייסות קרב-הפצצה מאדמות יפן לחצי האי, מה שאפשר נשיאה של יותר תחמושת ופחות דלק. כמו כן לראשונה כנף סילונית הצליחה לפרוס בקוריאה הדרומית על מסלול טאגו. המסלול באורך 1.9 קילומטר הוכן בחיפזון ונבנה על שדות אורז ולכן במהרה השטח שלו השתבש וגרם לריבוי תאונות.
ב-10 באוקטובר לראשונה צוות מסוק H-5 של חיל האוויר ביצע עירוי דם לטייס מחולץ בעת טיסה, הצוות קיבל עיטורי כוכב הכסף על התנהלותם בחילוץ. ב-18 באוקטובר מטוסי ביון מדגם RB-29 זיהו למעלה מ-75 מטוסי קרב בשדה אנטונג (Antung) בצד הסיני של נהר יאלו, מה שרמז על ההתערבות של כוחות סינים במלחמה. ב-19 באוקטובר כוחות האו"ם נכנסו לראשונה לבירת קוריאה הצפונית, פיונגיאנג וחיל האוויר החמישי סיפק חיפוי אווירי משמעותי בקרב זה. למחרת 71 מטוסי תובלה השתתפו בהצנחה של כ-2,800 חיילים וכ-300 טון ציוד כ-50 קילומטר צפונית לבירה. מבצע הצנחה זה המשיך עד ה-23 בחודש. מפקדת התובלה של חיל האוויר בתקופה זאת שינעה כמות גדולה של ציוד וב-25 באוקטובר קבעה שיא של הובלת 1,767 טונות של ציוד ברחבי קוריאה. באותו היום המפציצים הכבדים הפסיקו את הטיסות באופן זמני עקב מיעוט מטרות בקוריאה הצפונית.
ההתערבות של הסינים.
ב-26 באוקטובר ביום בו כוחות דרום קוריאניים הגיעו לנהר יאלו, הם הותקפו בידי חיילים סיניים. מטוסי הביון וכן מטוסי הבקרה הקדמיים לא הצליחו לזהות את הכוחות מבעוד מועד שנהגו להסתתר תחת מחסות מאולתרים במהלך היום. הכוחות האמריקאיים החלו לסגת תוך לחימה קשה מאוד עם האויב. מטוסי חיל האוויר החמישי תמכו בצורה מסיבית בכוחות הקרקע לאורך כל הנסיגה. ב-28 מטוסי B-26 החלו לטוס במשימות סיוע קרוב בלילה כסיוע לדיוויזיה ה-25. המטוסים הוכוונו על ידי עמדות מכ"ם קרקעיות ונורי זרחן ששיגרו החיילים. מקרה מיוחד היה הנסיגה של דיוויזיית הרגלים השנייה של צבא ארצות הברית ששימשה כמשמר מאסף של הארמייה השמינית. הדיוויזיה נתקלה בכוח סיני גדול שהציב מחסום באורך של כ-10 קילומטר, הלחימה הקשה ביותר הייתה באזור מעבר צר. מפקד הדיוויזיה דרש סיוע של חיל האוויר שבתורו טס מאור ראשון לאור אחרון ובאחת התקיפות הרגו כ-500 חיילי האויב.
שלב שני - ערעור העליונות של כוחות האו"ם.
בואו של המיג.