中华人民共和国成立后，1951年任中国人民志愿军第十五军四十四师师长，参加抗美援朝战争。1952年10月12日晨，向守志命八十七团三营400余人在发起攻击前秘密潜伏在距391高地前沿阵地数百米开阔地的蒿草丛和小杂树中，该营战士邱少云遭敌燃烧弹延烧时，为不暴露目标而犧牲，当天傍晚三营战士夺取391高地。向守志先后参加了第五次战役和防御作战，亲历上甘岭战役。1951年冬，在第五次战役期间第二阶段作战中，向守志头部负伤，1954年回国。