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1951年4月，聯合國軍開始掌握一定的優勢，中華人民共和國軍隊國內增援兵團于4月16日陸續抵達后，朝鮮戰場上的志愿軍總兵力首度超過聯合國軍，在數量上處于上風。4月11日，麥克阿瑟被解職，由美軍第八集團軍司令李奇微接任；4月22日，中國人民志願軍和朝鮮人民軍發起第五次戰役。4月22日，志愿軍以20萬兵力發動第五次戰役至29日攻勢結束，志愿軍再次向南進攻至漢城附近。5月16日黃昏，志願軍和朝鮮人民軍以9個軍兵力突破聯合國軍防線，開始第五次戰役第二階段作戰，經過5天激戰，擊潰韓國國軍第五師和第七師，殲敵1.7萬餘人；志願軍180師在這次作戰中擔負穿插任務，只帶7天乾糧和部分彈藥。之后，志愿軍進一步打擊韓國國軍。志願軍1個軍只有198門火炮，不及美軍1個師（476門）一半；志願軍僅有800輛汽車，已被美軍飛機炸毀600輛。5月20日，美軍和韓國國軍憑藉高度機械化，很快堵塞志願軍打開之缺口，5月21日彭德懷電告毛澤東並指示各部隊停止追擊；美軍待志願軍「禮拜進攻」（進攻一星期左右）後，就用「磁性戰術」大舉反撲。在志愿軍的全面攻勢結束后，聯合國軍開始發動攻勢，逼進鐵原、漣川，志願軍63軍奉命堅守鐵原，減緩了聯合國軍的進攻速度。最終，志願軍全線撤退約40公里后在鐵原一線拼死阻止住聯軍的進攻，聯合國軍第二次跨進三八線，美軍的彈藥量是平常五倍密集砲擊，被稱為“范弗里特彈藥量”，單一砲兵營在24小時內就射擊12,000發以上進行無間歇砲幕，志願軍奉命孤軍斷后的第三兵團60軍180師陷入重圍，損傷過半，剩余5,600余人突圍至三八線以北。由於師黨委會通過全師分師分散突圍，師大量官兵犧牲，數千人被俘，佔朝鮮戰爭中全部志願軍被俘人數1/3以上。6月10日，第五次戰役結束，中國人民志願軍和朝鮮人民軍把戰線穩定在三八線附近地區；從此，朝鮮戰爭進入相持階段。6月中旬，毛澤東告訴鄧華，要他負責傳達新指導方針：「充分準備持久作戰和爭取和談，達到結束戰爭」；在軍事上概括出「持久作戰、積極防禦」方針。
中華人民共和國方面的戰役結果統計是殲滅聯軍8萬2千多人，為五次大戰役中殲敵最多的一次。志願軍傷亡是8萬5千多人，尤其是后期的撤退行動中，傷亡達1萬6千人，其中損失最慘重的是第180師，負傷、陣亡和失蹤的總數字為7,644人。聯軍方面的戰役結果統計是，4月攻勢期間殲滅敵軍75,000人，韓國方面的統計則是五月攻勢期間殲滅敵軍100,000人，總戰果超過20萬人。
麥克阿瑟與李承晩
杜魯門政府與聯軍前方指揮官麥克阿瑟的意見產生很多沖突。美國國務院起草杜魯門總統向中華人民共和國政府提出舉行談判之建議聲明，開始同其他參戰國磋商，並於1951年3月20日通知聯合國軍司令麥克阿瑟；但是，麥克阿瑟在3月24日對中華人民共和國政府發表聲明：「敵方現在一定痛苦地知道，聯合國軍如果決定放棄把戰爭局限於朝鮮境內容忍努力，而擴大我們的軍事行動到中國的沿海地區和內地基地，這就使中國遭受軍事上即將崩潰的危險。」。杜魯門希望避免與中華人民共和國或蘇聯產生直接衝突，不想引發第三次世界大戰。中國抗美援朝總會發言人發言藐視麥克阿瑟，杜魯門得知麥克阿瑟聲明，認為：「這是對我作為總統和最高統帥而發布的命令的公然違抗。」、「實際上，麥克阿瑟的舉動等於用最後通牒來威脅敵人，等於說盟國的全部優勢力量可以用來攻擊赤色中國……在我們的盟友中果然馬上就發生了這樣的影響。世界各地的首都所發出的詢問函電紛至沓來。」麥克阿瑟則以軍事上的勝利為優先，在朝鮮半島的行動很多都未得到華府的首肯，有些甚至違背華盛頓的決策。4月10日，杜魯門總統責成參謀長聯席會議主席布萊德雷給麥克阿瑟發出照會：「我以總統和最高統帥官名義，非常遺憾地免去閣下的駐日聯合國軍司令官、聯合國軍最高司令官、美遠東軍司令官、遠東地區美陸軍司令官職務。請閣下將指揮權立即移交給李奇微將軍。」4月11日，這項命令是麥克阿瑟在無線電廣播中與全世界民眾一起知悉的。被解職以後的麥克阿瑟在全美受到英雄式的歡迎，1951年4月19日，麥克阿瑟在國會大廈發表題為《老兵不死》的著名演講。但是這股熱潮並未持續到1952年麥克阿瑟參與共和黨總統初選。
1951年5月18日，為了制止朝鮮侵略，聯合國大會通過美國提出的聯合國大會第500號決議，要求聯合國成員國對中國大陸與朝鮮實行禁運。
雙方舉行第一次停戰談判
經歷一年的大規模沖突后，美國國務卿艾奇遜通過顧問、前美國駐蘇聯大使喬治·凱南以私人身份單獨會見蘇聯駐聯合國代表馬立克，於1951年5月31日與6月5日兩次秘密會面，雙方都表示希望停火。1951年6月23日，蘇聯駐聯合國代表馬立克建議和平解決朝鮮問題，主張交戰雙方談判停火與休戰，軍隊撤離三八線。6月23日，馬立克在聯合國新聞部舉辦之《和平的代價》廣播節目裡發表演說，建議朝鮮戰爭交戰雙方停火談判，雙方外國軍隊撤出朝鮮半島：「目前最尖銳的朝-{}-鮮武裝沖突問題，也是能夠解決的。……蘇聯人民認為，第一個步驟是交戰雙方應該談判停火與休戰，雙方把軍隊撤離三八線。」
6月25日，中華人民共和國和美國幾乎同時發表聲明表示贊同，中華人民共和國在當日《人民日報》中發表社論表示“我們中國人民完全贊同這個建議”，而美國總統杜魯門則在田納西州參加航空工程研究中心落成典禮上發表演說表示美國“愿意參加朝鮮半島和平解決的談判”。
美國官方文件顯示，美國政府方面的反應相對謹慎但很迅速，在確認馬立克是代表蘇聯官方立場，并得知參加聯合國軍的各國大使均一致同意談判后，28日，召開美國參謀長聯席會議（JCS）和國務院聯席會議，會上，助理國務卿迪安·魯斯克建議由李奇微通過廣播向對方發出派代表參加和談的邀請，除空軍參謀長霍伊特·范登堡上將表示反對外，這一提議得到JCS其他成員的支持，第二次JCS-國務院會議很快批準廣播稿并發給李奇微，29日，修改后的廣播稿被總統批準后，立即被發給李奇微。美國政府授權聯合國軍總司令李奇微將軍在當邀請北韓與中國大陸代表磋商停戰談判之可能。6月30日，聯合國軍總司令李奇微奉美國政府之命發表聲明，表示願意同人民軍和志願軍舉行停戰談判；還提出在停泊元山港之一艘丹麥傷兵船上會談。6月30日早8點整（東京時間），李奇微向志願軍與人民軍發表廣播聲明：「本人以聯合國軍總司令的資格，奉命與貴軍談判下列事項：因為我得知貴方希望舉行停戰會議，以停止在朝鮮的一切敵對行為及武裝行動，并愿停戰協議的實施。我在獲得貴方愿意的答復后，將派出我方代表並提出會議的日期，以便與貴方代表會晤。我願提議此會議在元山港一只丹麥醫療船上舉行。」
7月1日，朝鮮人民軍最高司令官金日成和中國人民志願軍司令員彭德懷聯名覆電李奇微，聲明同意舉行停戰談判，並建議談判地點為三八線以南之開城。北韓和中華人民共和國方面朝鮮人民軍總司令金日成和中國人民志愿軍總司令彭德懷於7月1日通過電臺答復道：「你在本年6月30日關于和平談判的聲明收到了。我們授權向你聲明：我們同意為舉行關于停止軍事行動和建立和平的談判而和你的代表會晤。會晤地點，我們建議在三八線上的開城地區。若你同意，我們的代表準備于1951年7月10日至15日和你的代表會晤。」
美國政府授權李奇微，在停戰談判期間，可以陸地、兩棲、空中、空降和海上作戰，以支持談判。毛澤東和周恩來準備談判，決定由鄧華、解方為彭德懷代表出席談判會議；同時決定派出由外交部副部長李克農率領、包括喬冠華等停戰談判工作組立即赴朝鮮。7月2日，毛澤東致電彭德懷等，對中華人民共和國和朝鮮軍隊在三八線部署：一方面加強正面防禦陣地第一線兵力，防止敵軍大規模進攻；另一方面，加強側後方兵力，防止敵人從朝鮮半島蜂腰部東西兩岸突然登陸。7月5日，李克農率領停戰談判工作組從北京前赴朝鮮，行前李、喬冠華與毛澤東長談；7月7日，朝鮮和中華人民共和國停戰談判代表團到達開城。毛澤東幾乎投入全部精力指導談判準備工作，親自起草朝鮮和中華人民共和國方面致李奇微多次覆函，親自審閱修改準備談判接洽之新聞稿，草擬朝鮮和中華人民共和國方面關於停戰協定之草案，並徵詢金日成、彭德懷和斯大林；並關照準備談判會議場所、雙方代表宿舍佈置、各種用具、設備和食品，中方代表團成員到達談判地點具體時間等。
7月8日，雙方提出正式代表名單：-{zh-hans:韓美;zh-hant:南韓和美國}-方面為首席代表、美國遠東海軍司令官特納·喬伊中將（美），遠東空軍副司令官空軍少將（美），第八軍團副參謀長陸軍少將（美），參謀長阿利·伯克海軍少將（美）和韓國國軍第一軍軍長白善燁少將（-{zh-hans:韓;zh-hant:南韓}-）；北韓和中華人民共和國方面代表為首席代表、朝鮮人民軍第二軍團長南日大將（-{zh-hans:朝;zh-hant:北韓}-），人民軍李相朝少將（-{zh-hans:朝;zh-hant:北韓}-）、志願軍副司令員鄧華（中）、志願軍參謀長解方（中）和張平山（-{zh-hans:朝;zh-hant:北韓}-）。7月10日11時，在朝鮮開城，停戰談判正式開始。會議開始後，雙方就議題交換意見，北韓和中華人民共和國提出：一、以三八線作為軍事分界線，在此線南北各十公里以內建立非軍事區；二、協商戰俘遣返問題；三、在短期內撤走朝鮮境內的全部外國軍隊。-{zh-hans:韓美;zh-hant:南韓和美國}-并沒有接受這一建議，要求將停火分界線放置在北韓和中華人民共和國控制的地區，並要求其將軍隊撤至當時的實際控制線以北的金城、金化、市邊里、伊川、洗浦里、淮陽、通川一線，給予聯合國軍方面1.2萬余平方千米的土地作為“海空優勢補償”，遭北韓和中華人民共和國拒絕。第一次談判破裂。7月26日，雙方通過談判議程：一、通過議程；二、確定雙方軍事分界線，以建立非軍事地區；三、在朝鮮境內實現停火與休戰的具體安排；四、關於戰俘的安排問題；五、向雙方有關各國政府建議事項。
聯合國軍在1951年1月9日至1951年2月23日的進攻和雙方僵持階段形勢，黑線為最終雙方軍事分界線
戰爭中的韓-{}-國國民
為獲得停戰談判的有利條件，聯合國軍和韓國國軍于1951年8月18日－9月18日和9月29日－10月22日分別發動夏季攻勢和秋季攻勢，分別進攻朝鮮和中華人民共和國方西線和東線防線。朝鮮人民軍和中國人民志愿軍轉入防御，同時還遭到洪水災害，很多防御工事被毀。經過兩個月的激戰，聯合國軍占領646平方千米土地，平均每個月推進約2公里。10月25日，聯合國軍代表同朝鮮和中華人民共和國方面重開談判，地點改在位於開城東南8公里之板門店。10月30日至11月下旬間，志愿軍發起局部反擊戰，占領280平方公里土地，并鞏固開城地區的防御。11月27日，雙方就軍事分界線及非軍事區問題達成協議：“以雙方現有實際接觸線為軍事分界線，雙方各自由此線后退兩公里以建立停戰期間的非軍事地區。如軍事停戰協議在本協議批準后30天之后簽字，則應按將來雙方實際接觸線的變化修正上述軍事分界線與非軍事區。”12月11日，開始談判戰俘問題，朝鮮和中華人民共和國方面主張依照日內瓦公約規定遣返全部戰俘，美國則稱「自願遣返原則」，拒絕全部遣返。12月12日朝鮮和中華人民共和國方面代表提出全部遣返雙方戰俘之方案，但聯合國軍方面3個星期不予答覆；1952年2月，朝鮮和中國大陸方面又建議全部戰俘被遣返後不再參加朝鮮戰爭，以便讓他們回家過和平生活。
由於雙方的條件懸殊，停戰談判整整進行兩年。1952年5月7日，克拉克將軍在隨從參謀白納特中校陪同下，飛抵日本東京羽田機場，準備接替李奇微將軍擔任美國遠東軍司令官、聯合國軍司令官。5月12日，李奇微將指揮權移交給克拉克將軍。王樹增提到：“在這兩年中，在雙方的防御線上，密集地部署著200多萬人的大軍，構筑世界戰爭史上最漫長的、最復雜的、最堅固的防御工事。聯合國軍的防線由部署嚴密的火炮陣地、坦克群以及步兵組成，數層陣地使其縱深達300公里，每一層防線都構筑永久性的工事和塹壕，每一層防線都制定周密的空軍支援預案，形成一個火力強大的立體防御網絡，這條防線被稱做‘一道不可逾越的死亡深淵’。中國人民志愿軍的防線上，數十萬官兵開始建設世界上最浩大的地下防御工程，其土石方總量能開鑿數條蘇伊士運河、沿著對峙線自西向東，數百公里的防線上，深埋在地下的永久式坑道和交通壕蛛網般四通八達，由于武器裝備上的差距，在聯合國軍擁有空中優勢及火炮優勢的情況下，中國人民志愿軍采用廣泛的地下工事群保存了部隊，并有效的阻止了聯合國軍嘗試北進的企圖。5月，朝鮮停戰談判取得重要進展，在朝鮮境內實現停火與休戰的具體安排向雙方有關各國政府建議事項，雙方達成協定；至此，只剩下關於戰俘的安排問題沒有解決。朝鮮和中華人民共和國方面為謀求戰俘問題解決，兩次提出折中調整方案，都遭聯合國軍代表拒絕；7月13日，聯合國軍代表提出一個遣返方案，其中遣返人民軍戰俘佔應被遣返總數80%左右，遣返志願軍戰俘只佔應被遣返總數32%。10月8日，朝鮮停戰談判聯合國軍首席代表單方面宣布無限期中斷板門店會談。
在1951年8月18日－9月18日的夏季攻勢中，為了確保休戰后獲得更為有利的陣地線，自8月18日起，韓國國軍第1軍對丁字峰、美軍第10軍對喋血嶺和昭陽江東岸地區同時開始攻擊，這是夏季攻勢的前期作戰。進攻比雅里西南方的983高地和773高地的韓國國軍第1軍第5師第36團（臨時配屬美軍第10軍第2師指揮），遇到朝鮮人民軍將領方虎山的堅決抵抗。朝鮮人民軍與大韓民國國軍在983、773高地的反斜面上展開一場短兵相接的血戰，幾天下來，整個山頂都被鮮血染紅了，看到這種凄慘戰況的美軍記者，不由得喊出“Bloody Ridge”（喋血嶺）這個名字。到8月27日，韓軍被迫撤退，所奪取的各個山頂又被朝鮮人民軍占領。聯合國軍改由美軍第2師第9團接替韓國國軍第36團攻擊喋血嶺，該團于8月31日和9月1日從正面攻擊，仍然沒有成功。朝鮮人民軍躲在反斜面的坑道內，在美軍將要前進到山頂陣地時，突然予以猛烈射擊，因此每次美軍都遭到重大損失。9月5日喋血嶺終被美韓聯軍攻下，在從8月18日到9月5日攻擊喋血嶺的3周時間內，聯合國軍所受的損失是戰死326人、負傷2,032人、失蹤414人，共計2,772人。依美軍第二師估計，中國大陸、北韓共傷亡15,000人。
范弗里特上將在喋血嶺的攻擊開始陷于僵局之時，就設想在中、東部戰線進行一次大規模的作戰，以求停火后有一條更加堅固的防線。但是喋血嶺的損失報告卻給了他很大震動，如果按照原來的計劃實施，將會遭到的損失和物資消耗是無法承受的，于是美第10軍轉為奪取喋血嶺正北方的851—931—894高地群，此高地群從主脈向東西延伸出的無數支脈會使人想起魚的背骨而感到毛骨悚然。目擊這個山峰戰斗的美軍記者喊出「Heartbreak Ridge」（傷心嶺）這個名字。美軍的攻擊從9月13日凌晨5時30分開始，先進行30分鐘的攻擊準備射擊，然后美軍第2師第23團開始前進。中午時分，美國人發現他們“闖進黃蜂的窩巢里”，朝鮮人民軍在之前一直靜靜的山背上同時噴射出交叉炮火，美軍第23團突擊連受到機槍交叉射擊和手榴彈攻擊，還受到火炮和迫擊炮的集中射擊。第23團兩個營除退到山谷間避開直射火力，挖戰壕防身外，別無他法。直到黃昏，第23團也沒有發現一個朝鮮人，只是被打的抬不起頭來，官兵們直言是“重蹈喋血嶺的覆轍”。9月16日，美軍第23團詹姆斯·Y·亞當斯團長派出預備隊從兩翼同時攻擊，以減輕正面部隊的壓力，但這次攻擊也被朝鮮人民軍“像鐵桶那樣的火網”所阻，一步也未進展。9月20日新任第2師師長羅伯特·N·揚格少將下令參加過喋血嶺作戰的第9團奪取位于傷心嶺兩側的1024和867兩個高地。1024高地被奪下，但因其距離傷心嶺有7公里遠，因而對朝鮮人民軍反斜面的坑道戰術的壓制效果不大，而且新換上來的朝鮮人民軍第15團頑強守住867高地。揚格師長仔細地研究這次攻擊，作出結論報告說“這是一個大失敗”，并于9月27日決定中止這次攻擊，待10月初在新的構想之下再攻擊，自聯合國軍于1月轉入反攻以來，困難的攻擊是不少，可是用了兩個星期的時間也沒能奪取陣地，以致停止攻擊，還是第一次。此時朝鮮人民軍也受損過度、疲累不堪，匆匆將陣地移交給中國人民志愿軍，以便撤走休息。中國人民志愿軍一向采取靈活、多變的運動戰，反對死打硬拼，后來為了迂回作戰，主動放棄這片高地。此役美軍第2師傷亡3,700多人，美方估計中國大陸、北韓此役傷亡25,000人。中國大陸估計整個朝鮮戰爭1951年夏秋季戰役作戰中，中國大陸與北韓共斃傷俘聯合國軍16.8萬余人，自身則傷亡3.3萬余人。這次作戰，迫使美方不得不恢復停戰談判，并放棄其原來的要求。志愿軍戰士在戰斗中創造的馬蹄形工事是坑道工事的雛形，為以后建成以坑道為骨干的防御體系提供了重要經驗。
中國人民志愿軍，1952年
1952年10月14日凌晨，聯合國軍第8集團軍司令范弗里特發動金化以北的上甘嶺之戰。美國在上甘嶺地區發動空前激烈之「金化攻勢」；金化，位於三八線中段，是從漢城地區進攻平康平原必經之鐵路樞紐，因而是攻勢中必爭之地。雙方在表面陣地上進行拉鋸戰。多次反復爭奪的結果，兩方面皆死傷慘重。前後歷時43天，在3.7平方公里的地區，共發射炮彈超過230萬發，嶺上泥土平均被炸翻出至少3米。中國人民志願軍軍隊傷亡情況遽增，不過仍倚靠有系統建設的坑道工事阻止美軍的攻擊。根據中華人民共和國方面統計，志愿軍陣亡4,838人，傷6,691人。根據聯合國軍方面統計，聯合國軍陣亡1,461人，傷4,700餘人（另一說是傷亡9,000餘人）。
1953年2月22日，聯合國軍司令克拉克致信金日成與彭德懷，建議雙方交換傷病戰俘。3月22日，周恩來致毛澤東電：「蘇方提議的中心思想，即是準備在戰俘問題上求得妥協，以掌握和平的主動權。解決方案，是利用克拉克的文件，由金、彭出面答以同意根據日內瓦公約一〇九條，雙方先行交換重傷病戰俘，其不願回者暫交中立國，並恢復板門店談判解決具體問題。然後即由中朝雙方當局分別發表聲明，主張戰俘按分類辦法實行遣返，要求遣返者立即遣返，其餘則交由指定的中立國（如印度或其他國，視情況再定），保證其得到公正解決。蘇聯外長跟著發表贊助聲明，然後蘇聯在聯合國代表即作同樣活動。」3月28日，金日成、彭德懷覆函克拉克，同意交換病傷戰俘，並建議立即恢復談判。3月30日，周恩來代表中華人民共和國政府發表《關於朝鮮停戰談判問題的聲明》，提出經中華人民共和國和朝鮮政府共同研究之建議：「談判雙方應保證在停戰後立即遣返其所收容的一切堅持遣返的戰俘，而將其餘的戰俘轉交中立國，以保證對他們的遣返問題的公正解決。」4月6日，朝鮮和中華人民共和國大陸方面聯絡官朝鮮人民軍李相朝少將與聯合國軍方面聯絡官美國約翰·C·丹尼爾海軍少將就雙方遣返傷病戰俘問題舉行會談，4月7日雙方交換傷病戰俘估計人數，4月11日完全達成協議。
1953年4月中旬，毛澤東向鄧華提出：「爭取停、準備拖。而軍隊方面則應作拖的打算，只管打，不管談，不要鬆勁，一切仍按原計劃進行」。4月23日，毛澤東對鄧華關於舉行夏季戰役反擊之幾點意見批語：「至於停戰得早，或不要打以利談判，則可於五月間適當時機再行決定。」4月24日，李承晚轉告艾森豪，如果達成允許志願軍繼續留在鴨綠江以南之任何協議，他就決定將韓國軍隊退出聯合國軍，在必要時將繼續單方面作戰。
4月26日，朝鮮停戰談判恢復，南日將軍之提案遭到聯合國軍首席談判代表哈里森拒絕；5月7日朝鮮和中華人民共和國方面再次提出解決遣俘問題之八項提案：一切堅持遣返之戰俘，予以直接遣返，其餘不直接遣返之戰俘，全部交給印度、波蘭、捷克斯洛伐克、瑞典五國組成之中立國遣返委員會接管。
5月13日，朝中軍隊發動夏季進攻戰役，目的是「消滅敵人，配合談判，吸取經驗，改善陣地。」中國人民志愿軍出動20兵團第19兵團和第9兵團在火炮掩護下從西線、中線、東線、三路出擊，從正面突破聯合國軍地下坑道防御工事，經激戰，除個別支撐點內的聯合國軍守突圍外，其余均為志愿軍消滅，中華人民共和國方面聲稱先后斃傷俘聯合國軍4,133人，志愿軍傷亡1,608人。志願軍提前發起夏季反擊作戰，迫使美國在5月25日基本接受朝鮮和中華人民共和國方面之提案，夏季反擊作戰第一階段結束。5月27日起，志願軍發起夏季反擊作戰第二階段攻勢，原定打擊美軍為主，改為打擊韓國國軍為主。志愿軍第19兵團、第9兵團、第20兵團及朝鮮人民軍先后對韓國軍團以下兵力防守的51個支撐點進攻作戰65次，共殲滅聯合國軍41,203人，志愿軍傷亡19,354人。志愿軍突破聯軍陣地正面達12公里，縱深達6公里，為第三次進攻創造有利條件。至6月中旬志願軍共斃、傷、俘敵軍4.5萬多名，突破敵陣地正面達12公里，縱深達6公里。
6月6日，艾森豪致信李承晚，敦促他接受停戰協議，並提醒他，武力統一朝鮮，只是一個「夢想」。6月8日，美方接受朝鮮和中華人民共和國方面關於戰俘遣返問題之方案，朝鮮停戰談判之最後一項問題，終於達成協議，並公布於世。6月15日，停戰談判各項議程全部達成協議，按照雙方實際控制線劃分軍事分界線工作即將完成。志願軍和人民軍發佈命令：「從六月十六日起，各部隊一律停止主動向敵人攻擊，但對敵人向我發動的任何進攻，則應堅決地給以打擊。」6月16日，李承晚覆函艾森豪，拒絕接受停戰協議。6月19日，韓國扣留2.7萬名朝鮮人民軍戰俘。
6月21日，毛澤東致彭德懷電：「停戰簽字必須推遲，推遲至何時為適宜，要看情況發展方能作決定。再殲滅偽軍萬餘人，極為必要。」7月13日至27日展開第三次進攻，即金城戰役，這次進攻以打擊韓國國軍為主。志願軍和人民軍於7月13日發動金城戰役，幾天內殲敵5萬人。志願軍在朝鮮金城以南地區，對韓國國軍防守的堅固陣地實施的進攻戰役。此役志愿軍第9、第19、第20兵團及人民軍對韓國國軍作戰45次。在7月13日展開進攻至16日轉入防御，僅3天時間便將戰線從正面向前推進192.6公里。聯合國軍在接下來的時間里出動8個師兵力反擊1000余次。中國大陸宣稱志愿軍在金城戰役中予韓軍漢城師以殲滅性打擊，重創聯合國軍3個師，共殲滅聯合國軍52783人，志愿軍傷亡2.3萬人。
7月19日，美方發表聲明，保證實施停戰，並向韓國施壓；隨後韓國政府被迫發表聲明，接受停戰協議。7月25日，毛澤東在中共中央和中央軍委1953年7月25日祝賀志願軍夏季反擊作戰勝利電報稿上加寫：「希望全軍指戰員防止驕傲，在停戰協定簽字並生效以後，仍應提高警惕，一面自己嚴格遵守協定，一面防止敵人可能作出破壞的挑釁。」
通過夏季戰役，向南擴展陣地240公里，將戰線拉直。整個夏季進攻戰役，中華人民共和國稱志愿軍傷亡5.3萬余人，志愿軍斃傷俘聯合國軍12.3萬余人。聯合國軍稱在七月聯合國軍傷亡29,629人，志愿軍傷亡72,112人。
1950年朝鮮戰爭初期，美國空軍動用遠東地區44個中隊共657架飛機參戰。朝鮮人民軍僅有20架戰機，很快就失去作戰能力。當時中國大陸空軍和海軍初創，無法與美軍抗衡，美軍完全控制制空權和制海權。8月，斯大林派遣蘇聯空軍138架飛機進駐沈陽，如此可以迅速飛往朝鮮，出現失利也可以飛回中國大陸境內躲避追擊。
米格-15比斯戰斗機。亞利桑那州空軍紀念博物館收藏。
F-86A戰鬥機
1950年11月1日，先期進駐沈陽的蘇聯空軍米格-15戰鬥機在鴨綠江上空朝鮮境內與美空軍首次交戰。蘇聯空軍殲擊航空兵獨立第64軍，轄2至3個殲擊航空兵師、1個獨立夜航殲擊機團、2個高炮師、3個探照燈團以及1個航空工程兵師、其它保障部隊和分隊。每個部隊自抵達戰區后平均8至12個月換防一次。該軍的平均人數為26000人。有不少來自總參、各軍兵種機關的軍官因在此軍工作積累經驗。自1950年至1953年，第64軍總共輪換了空軍和蘇聯國土防空軍的12個殲擊機師（26個團）、2個獨立夜航殲擊機團、4個高炮師（10個團）、2個航空工程兵師、3個高射探照燈團和2個海軍航空兵殲擊機團，以及部分保障部隊。受中國人民解放軍空軍總顧問斯捷潘·阿基莫維奇·克拉索夫斯基空軍上將指揮，1952年7月。第64軍承擔保衛鴨綠江和中國大陸與北韓邊境線以南75公里以內戰略目標和交通線的任務。在這一階段，美軍參戰的飛機（含作戰飛機及非作戰飛機如運輸機、聯絡機等）已經達到14個大隊、1100余架飛機，機數雖多，但大部分為螺旋槳式飛機，噴氣式戰鬥機僅有平直翼的F-80，性能上遠遠不如蘇聯空軍的米格-15。11月8日，美國空軍司令范登堡下令派遣F-84E和F-86A各一聯隊至朝鮮半島參戰。第4戰鬥機聯隊的F-86經海上運輸，大部分進駐日本，僅以一中隊進駐漢城附近金浦機場，在12月15日第一次執行任務。以雙方需要飛行的距離來看，美軍的F-86在米格走廊平均停留時間在20分鐘左右。12月，新組建的中國人民解放軍空軍進駐丹東，直到1951年1月首次參加空戰。
在1950年末至1951年初，在朝鮮半島的西北部，從鴨綠江以南至清川江之間的空域，蘇聯空軍的米格機對聯軍飛機造成相當威脅。美國飛行員開始以“Mig Alley”稱呼這個區域（此名為中文媒體翻譯成米格走廊），認為進入這個空域就要展開宛如後巷中的混戰。米格走廊中最神秘的力量是蘇聯飛行員，斯大林命令國防部長華西列夫斯基元帥負責向中國大陸派遣航空兵師，蘇軍參戰人員一律身著中國人民志願軍軍服
儘管斯大林要求嚴格保密，要求飛行員在無線電交談中避免使用俄語，但作戰時并不實際，聯軍其實自蘇聯加入空戰的行列之後，很快自監聽無線電通訊當中知道蘇聯的介入，不過整個韓戰期間聯軍方面也選擇緘默的態度，以免戰事擴大。當時美國空軍參謀長霍伊特·范登堡從遠東視察回國後公開宣稱：「共產中國已經成為世界上主要空軍力量之一」，將空中對手名義限制在志愿軍空軍內，以免暴露蘇聯飛行員大批參戰的真相。
蘇聯空軍認為米格-15初戰對美軍轟炸機的威脅使1950年11月美空軍炸毀6座鴨綠江戰略橋梁和10座朝鮮城市的目標未能實現。美空軍認為是由於地緣政治的限制，讓轟炸機不能飛入中國大陸境內以及攻擊來自中國大陸境內的防空砲火，造成執行任務的困擾。但在后來的持續轟炸中仍陸續將大部分橋梁炸毀，并對修復的橋梁重復轟炸。
中蘇空軍自1951年起配合作戰，最初由有經驗的蘇聯飛行員與美戰機纏斗，掩護志愿軍飛行員攻擊轟炸機和對地攻擊機。2000年，中國人民解放軍空軍前司令員王海在其自傳《我的戰斗生涯》中寫道：“朝鮮戰爭初期，中國人民志愿軍空軍還相當年輕、弱小，空戰主要是蘇聯空軍打的。”
隨著經驗積累，志愿軍空軍在朝鮮戰場有效發揮自己的作用。根據中華人民共和國方面統計，志愿軍空軍在戰爭中共出動起飛2457批26491架次，有212名飛行員擊落擊傷過聯合國軍飛機。整個志愿軍空軍宣稱共擊落聯合國軍飛機330架，志愿軍空軍被擊落231架飛機，116名飛行員陣亡。
據蘇軍總參謀部統計，第64航空兵軍戰斗出動共64300架次，參加空戰1872次（有6462名飛行員對敵射擊），擊落飛機1106架，其中“佩刀”651架；另外還有153架飛機，其中40架“佩刀”被地面炮火擊落。蘇方軍官亡142人（其中飛行員126人）、士官和列兵亡133人，飛機被擊落335架，被擊毀火炮6門、探照燈1部，在朝鮮戰爭中參與輪戰的蘇聯軍人為40,000人。
美國方面的資料宣稱一共部署647架F-86到韓國戰區，總共損失231架，其中有飛行員本人或編隊其他成員證實于空戰中當場墜落的確定空戰損失73架，不明原因34架，以及其他包括故障等原因的損失。考慮在作戰中受損而未能回到基地的情況，如重傷后迫降損毀記作損失，重傷后于機場迫降損毀記作技術故障，因而空戰損失的數字必會高於73架。
F-80美國流星式總共損失277架，占參戰總數的約1/3，其中確定空戰損失14架，確定空戰戰果17架。
F-84雷電戰斗轟炸機亦承擔了戰術攻擊任務，總共損失335架，確定空戰戰果8架。
美方最初稱在朝鮮空戰中擊落484架MiG-15，被擊落48架F-86，近代重新統計后改為確認空戰被擊落103架F-86，其中92架是被MiG-15擊落，確認空戰擊落379架MiG-15；MiG-15:F-86空戰交換比在60年代媒體中一度宣稱為14:1，后在數十年中定為10:1，后改為7:1，近代改為約4:1。因聯合國軍機群通常處于數量優勢，且MiG-15以攔截轟炸機為首要目標，主要戰術以較少的MiG-15沖入聯合國軍機群，擾亂其隊形，迫使其放棄轟炸任務。極少出現規模接近的MiG-15與F-86機群純粹消耗性空戰。戰后美方成立海軍戰鬥機武器學校（通稱Top Gun），專門加強纏斗訓練。
由於蘇聯空軍受到的命令是不可以南下遠離鴨綠江的地區作戰，因此蘇聯空軍絕少有戰術性對地任務。志愿軍后來還是用剛剛創建不久的空軍和海軍掩護陸軍攻占朝鮮西海岸的大和島、小和島等10多個島嶼，并在這一過程中三次轟炸大和島，其中第二次是人民解放軍空軍首次夜間轟炸。這是志願軍空軍規模較大的戰術性對地任務。
1950年7月下旬，朝鮮戰局對美極為不利，美國為防止中華人民共和國參戰，派遣10架未帶核武器的B-29轟炸機到關島，并將消息通過《紐約時報》廣泛傳播開來，對中華人民共和國進行核威脅，但最后美國因國內外壓力將B-29轟炸機調回國。
1950年10月19日，美國參謀長聯席會議正式建議著手研究對朝鮮、中華人民共和國實施核打擊的目標問題。11月30日，杜魯門總統在記者會上答問，美國會採取一切步驟圍堵共産黨在朝鮮半島的擴張，包括使用原子彈。12月初，美國飛機模擬核襲擊朝鮮首都平壤。1951年4月，9架B-29轟炸機攜帶核彈頭派往關島，繼而飛至沖繩島，并舉行公開的核戰演習。6月初，美軍偵察機侵入中國東北和山東上空，收集關于空襲目標的情報。
1952年12月2日至5日，剛當選美國總統之艾森豪到朝鮮前線視察，回國後稱，要以行動，而不是言語，來打破僵局。12月，毛澤東對志願軍代司令員兼代政治委員鄧華1952年12月4日報送之關於朝鮮戰局形勢與明年之方針任務報告之批語：㈠「應肯定敵以五至七個師在漢川鴨綠江線大舉登陸，並在我後方空降，時間應準備在春季，也可能更早些，我應十分加強地堡和坑道，部署五個軍於這一線，其中要有四個有經驗的軍，劃定防區，堅決阻敵登陸，不可有誤。」㈡「第二個登陸危險區是通川元山線，第三個危險區是鎮南浦漢川線。」㈢「決不能許敵在西海岸登陸，尤其不能許其在漢川鴨綠江線登陸。」12月20日，毛澤東任命鄧華兼任西海岸指揮部司令員和政治委員，梁興初為副司令員。1953年1月20日，艾森豪威爾又一次對中華人民共和國進行核威脅，聲稱為結束戰爭，不惜擴大戰爭和使用核武器。
1953年2月2日，艾森豪發表國情諮文，宣佈臺灣海峽中立化，第二天同參加聯合國軍各國代表會談，說服他們支持封鎖中國；4月底，在毛澤東指導下，反登陸作戰準備工作全部完成，從三八線到東西海岸，直到中國東北，構成縱深防禦。2月11日，美國開始計劃對朝鮮開城地區使用戰術核武器。最終由于戰爭結束而未實施。
1953年7月27日上午10時，《朝鮮停戰協定》在板門店簽字。同日22時生效。主要內容：劃定軍事分界線，雙方各由此線後退2公里，以建立非軍事區；雙方停止一切敵對行為，並從規定地區撤出一切軍事力量；停止自朝鮮（指朝鮮半島全境）境外進入增援的軍事人員、武器和彈藥；協定生效60天內，雙方直接遣返堅決要求遣返的戰俘，其餘戰俘交中立國遣返委員會處理；向雙方有關各國政府建議在協定生效後3個月內召開高一級的政治會議，協商從朝鮮撤退一切外國軍隊及和平解決朝鮮問題等事項。雙方簽署《關於停戰協定的臨時補充協議》的停火協議。協定附有「中立國遣返委員會的職權範圍」附件。談判的最終結果是在三八線附近以1953年7月27日22點整雙方實際控制線南北各2公里寬設立非軍事區，由于參戰雙方簽署的是停戰協定而非和平條約，因此從國際法上來講，當時這場戰爭尚未結束。
2009年5月27日朝鮮軍方發表聲明，宣布朝鮮退出朝鮮停戰協定，將不再受軍事停戰協定約束。2013年3月5日朝鮮人民軍最高司令部發言人於聲明中宣布，朝鮮將不承認《朝鮮停戰協定》。
2018年9月19日，朝鮮國務委員會委員長金正恩與韓國總統文在寅簽訂《平壤共同宣言》，事實上宣布戰爭狀態結束。
2020年6月，朝鮮炸毀朝韓聯絡辦公室，原因是朝鮮不滿脫北者組織在朝韓非軍事區通過大型氣球向朝鮮發送傳單，認為是違反《板門店宣言》的敵對行為，隨后平壤宣布切斷和首爾的所有通信管道，并于幾個小時后派遣朝鮮人民軍炸毀辦公室建筑，此舉被指造成韓朝雙方關系惡化。
2021年12月13日，韓國總統文在寅在澳大利亞首都堪培拉的澳韓雙邊峰會會談后，與澳大利亞總理莫里森舉行的聯合新聞發布會上宣布：“美國、中國和朝鮮原則上同意正式宣告朝鮮戰爭結束。”隨后文在寅補充道：“因朝鮮方面提出的一些要求，談判還尚未開始”。
艾奧瓦號於朝鮮戰爭中
1953年3月23日，第一批遣返的被俘美國軍人
朝鮮戰爭期間中國人民志愿軍傷亡早期的統計50萬餘人次，陣亡、病故171,687人，2010年10月26日，中國抗美援朝紀念館經過10多年全國走訪查實，朝鮮戰爭期間全國志愿軍戰士陣亡共183,108人。2010年6月26日下午，中國人民解放軍國防大學教授徐焰少將在“朝鮮戰爭六十年暨半島形勢研討會”上表示抗美援朝戰爭中，中國人民志愿軍在戰場陣亡114,084人，負傷383,218人（因包含兩次以上負傷而存在重復統計）；患病后送入院治療455,199人（因包含多次住院同樣存在重復統計）；戰場失蹤25,621人。加上參戰人員中傷病和其他原因的死亡，中國人民志愿軍方面在戰爭中共死亡183,108人。2014年10月29日，中國大陸民政部、總政治部清查確認，將盡可能多的士兵列入烈士後，得到抗美援朝烈士為197,653名，衛生勤務保障戰線共救治傷病員838,417名，其中傷員383,218名，治愈歸隊217,149名。
聯合國軍方面，美軍傷亡約14萬人次。其中陣亡美軍36,574人，負傷10萬余人次，扣除多次負傷後的負傷人數不詳。“美國戰役紀念碑委員會”在美國華盛頓“朝鮮戰爭老兵紀念碑”上刻有54,246的總死亡數字，包含因車禍等原因死亡的1萬余人，現在這組數字依舊刻在紀念碑上。聯合國軍總共死亡628,833人，受傷1,064,453人，失蹤470,267人。其中美軍死亡54,246人，受傷103,284人，失蹤8,177人據1955年美國國防部報告，美軍7,190人被俘，其中93%（6,656人）是陸軍。據中華人民共和國官方數據，運動戰時期志愿軍斃傷美軍91,503人，俘6,319人，降149人；其它聯合國軍6,136人，俘1,238人；韓國國軍50,654人，俘29,278人。陣地戰時期志愿軍斃傷美軍198,352人，俘749人，降1人；其它聯合國軍20,343人，俘250人，降2人；韓國國軍304,966人，俘8,254人，降283人。志愿軍共擊毀擊傷坦克2,006輛，汽車3,165輛，裝甲車44輛，飛機10,629架，各種炮583門。繳獲坦克245輛，汽車5,256輛，裝甲車51輛，飛機11架，各種炮4,037門，各種槍73,262支（挺）。
中華人民共和國方面的戰爭成就宣傳海報
一群被俘的志願軍士兵
至1951年6月，聯合國軍共俘虜朝鮮戰俘152,500人、志愿軍戰俘21,300人。共產黨將戰俘仍然看作戰鬥人員，在戰俘營中成立了嚴密的組織，與聯合國軍進行鬥爭。戰俘最初一起被送往釜山收容所混合關押，后來由于兩方之間發生矛盾，聯合國軍就將戰俘按照國籍分開。釜山戰俘收容所是美軍1950年下半年動工修建，主要關押傷病戰俘，共有9個戰俘收容所和2個戰俘監獄及水牢，每個收容所可以關押1,500名左右戰俘；居住環境比1951年4月和1952年5月修建之巨濟島戰俘營和濟州島戰俘營好。
1951年5月30日，大批朝鮮和中華人民共和國戰俘開始被移往巨濟島戰俘營。中國人民志愿軍有21,400人被俘，被俘人員中連排級軍官有600人左右、營級30餘人、團級5人、師級1人，主要被關押在巨濟島等地。在朝鮮戰爭中，志願軍2萬多人被俘，有6,673人返回中國大陸，有1.4萬多人到臺灣。戰俘主要被關押在巨濟島、釜山，后來又大批轉運到濟州島。在朝鮮和中華人民共和國戰俘的營地內，普遍爆發反共和親共戰俘之間的要求遣返和拒絕遣返的血腥斗爭，得到美軍以及韓國、中華民國政府支持的反共戰俘首領最終占得上風。1952年4月8日，美軍對戰俘的去向進行“甄別”。在甄別前夜，反共的戰俘首領以挖心等方式殘暴殺害多名傾向于遣返的戰俘，大多數戰俘在暴力威脅下沒有在甄別時選擇遣返。1952年5月7日，親共戰俘發動巨濟島事件，綁架戰俘營長官杜德并迫使他承認虐待戰俘后加以釋放。美軍戰斗部隊隨即鎮壓這些營地，造成大批戰俘死傷的慘案。親共戰俘在戰俘營內也建立組織，使用包括活埋在內的手段處決妨礙斗爭的戰俘。1953年4月20日，朝鮮戰爭交戰雙方開始交換傷病戰俘，至4月27日美方共遣返志願軍傷病戰俘1,030人，人民軍傷病戰俘5,640人；朝鮮、中共方面共遣返美軍、英軍和韓國國軍等傷病戰俘684人。除了戰俘之間的血腥斗爭，另有數千名朝鮮和中華人民共和國戰俘死于傳染病。從1953年8月5日至9月6日，聯合國軍共遣返志願軍戰俘5,640名。
1950年底，中國人民志愿軍在朝鮮靠近中國邊境的碧潼選址建立戰俘營。碧潼戰俘營位于位于鴨綠江和支流形成的一個半島上，三面環水。開始只收容管理韓國國軍以外的聯合國軍戰俘，1951年3月之后，鑒于朝鮮人力物力的困難，韓國國軍戰俘也由志愿軍管理。4月，志愿軍政治部成立志愿軍戰俘管理處，下設4個俘管團和2個俘管大隊，其中2個俘管團收容管理韓國國軍戰俘，另2個俘管團和2個俘管大隊收容管理美、英、法、土耳其、菲律賓等10個國家的聯合國軍戰俘。至1951年6月，碧潼戰俘營共有美軍戰俘2000余人，英軍戰俘800余人，土耳其戰俘200余人。由于嚴寒、極度的物質匱乏以及美軍戰俘中普遍的心理崩潰，在1950年至1951年的冬季和春季，戰俘營內的美軍戰俘死亡一千余人，而其他國家戰俘則少有死亡。隨著志愿軍空軍開始保衛后方交通以及停戰談判的開始，戰俘營的物質條件得到很大改善，志願軍紀錄大規模的戰俘死亡在1951年夏得到遏制。1952年11月15日至27日，中國人民志愿軍于碧潼戰俘營舉辦了一場模擬奧運會，參賽運動員皆為聯合國軍戰俘，之后對此進行了宣傳。
1953年，交戰雙方達成《停戰協定》。7月成立戰俘遣返委員會。8月5日，交戰雙方開始交換戰俘。至1953年9月，人民軍和志願軍方面向聯合國軍交還重傷病戰俘684人、直接遣返的戰俘12773人（其中韓國戰俘7862人、美英法等國戰俘4911人）；聯合國軍向人民軍和志願軍方面交還重傷病戰俘6670人（其中志愿軍戰俘1030人、朝鮮戰俘5640人）、直接遣返的戰俘75,823人（其中朝鮮戰俘70,183人、志愿軍戰俘5,640人）。9月9日，由印度、捷克斯洛伐克、瑞典、波蘭、瑞士五國組成的中立國遣返委員會正式成立，印度中將蒂邁雅中將當天到達朝鮮半島任主席。按照朝鮮停戰協定，在停戰協定生效後60天內交給中立國遣返委員會在朝鮮設立之「中立區」中看守，然後由戰俘所屬國家派人向戰俘進行90天解釋工作。余下的不直接遣返的22,604名朝鮮和中華人民共和國戰俘（其中志愿軍戰俘14,704人、朝鮮戰俘7,900人）與359名聯合國軍及韓國戰俘（其中美軍戰俘23人、英軍戰俘1人、韓國戰俘335人）被轉交給中立國遣返委員會看管，在中立國監督下，戰爭雙方派出代表對戰俘解釋，由戰俘自己選擇去向。
解釋期間，朝鮮、中華人民共和國戰俘被送往北營。在戰俘轉移到中立區的第一天，反共戰俘就當著中立國遣返委員會印軍主席蒂邁雅（K. S. Thimayya）中將的面，幾乎把兩名向印軍尋求遣返的戰俘活活打死。被徹底震驚的蒂邁雅意識到，這些戰俘首領將以無情的手段阻止任何人在解釋期間被遣返。反共的戰俘首領通過暴力手段制造恐怖，并嚴密控制住了絕大多數戰俘，成功抵制解釋工作。朝鮮和中華人民共和國方面直到10月10日才正式開始對戰俘之解釋工作。到90天解釋期結束的1953年12月23日，僅有10天時間被用于解釋。22000余名朝鮮和中華人民共和國戰俘中經過解釋的只有3166人，這3166人中僅136人要求遣返，但同期卻有數百名戰俘冒著生命危險逃出營地要求遣返，中立國遣返委員會因此認為，“戰俘在表達愿望時所必須采取的這種不正常方式，讓人們很自然而然地懷疑到全體戰俘都不是自由的個人。”反共的戰俘首領們從韓國和中華民國政府獲得指令，設法“肅清潛伏匪諜，提防分化陰謀”。在印度軍隊看管期間共有38名戰俘死亡，其中多數因被懷疑有遣返傾向而被反共戰俘殺害，其中最著名的是謀殺張子龍案。據遣返的戰俘控訴，反共戰俘挖出張子龍的心臟以恐嚇希望回國的戰俘。美國記者極力否認此事，稱其為共產黨的污蔑。在解釋期滿后，中立國委員會又為戰俘提供了兩次擺脫反共戰俘首領控制的機會：1953年12月31日，印軍對戰俘“點名”，131名戰俘趁機提出遣返；1954年1月20日至21日，在印軍向美軍移交戰俘時，又有104名戰俘抓住最后的機會逃脫戰俘首領的控制。中立國遣返委員會在其提交的報告中認為，未尋求遣返的戰俘并不都是出于自愿，而是因為他們被在戰俘營內長期灌輸的恐懼所控制。蒂邁雅說，如果有機會的話，毫無疑問將會有更多的戰俘要求遣返。而那些要求遣返的戰俘，毫不意外地被美、臺的宣傳機構貼上“共諜”的標簽。
1953年12月23日，聯合國軍單方面終止對朝鮮和中華人民共和國戰俘的解釋工作。盡管朝鮮和中華人民共和國方面強烈要求延長解釋期限，中立國遣返委員會印度主席也認為延長解釋期限是合法和必要的，并承認絕大多數戰俘尚未經過解釋程序，但由于聯合國軍拒絕協商，中立國遣返委員會投票決定對戰俘的解釋工作結束，并將剩余戰俘移交給聯合國軍。聯合國軍方面戰俘經過解釋后，有224人拒絕遣返。1954年初雙方不直接遣返的戰俘的命運分別為：志愿軍戰俘440人返回中華人民共和國，14,235人前往中華民國，12人前往印度；朝鮮戰俘188人返回朝鮮，7,604人前往韓國，74人前往印度；美軍戰俘2人返回美國，21人前往中國；英國戰俘1人前往中國；韓國戰俘8人返回韓國，325人前往朝鮮，2人前往印度。
返回中國大陸的7000多名志愿軍戰俘中有6064人被集中到位於昌圖縣金家鎮的歸國者管理處。但在高饒事件發生后，中華人民共和國政府對待戰俘的原有方針發生了大幅轉變。截至1954年3月，回國戰俘中有91.8%被開除黨籍，6,064人中約700人被開除軍籍，4,600余人僅承認被俘前軍籍，除此以外僅有30多名連以上干部和少數人因傷殘得到轉業安排工作，其余人一律復員。此外大部分戰俘被遣返回鄉并在檔案中注明“控制使用”，有一些還因為“特務”罪名被判刑。 1980年，在返回中國大陸的志愿軍戰俘向全國人大申訴后，中共中央下發“中發（1980）74號”文件即《關于志愿軍被俘歸來人員問題的復查處理意見》，中國大陸官方開始對志愿軍戰俘重新審查、正確處理，如戰俘張澤石得以平反、恢復黨籍軍籍，還成為2011年感動中國候選人。
抵達臺灣的志愿軍戰俘在臺灣被稱為“反共義士”受到隆重的歡迎，中華民國政府專門劃出「義士村」供他們居住，政府還將1月23日定為“自由日”進行紀念。歡迎之后，由蔣經國主持、谷正綱辦理，對來臺戰俘進行審查和思想改造。其中包括自我清查反省，刺血字、寫血書、舉行向蔣中正宣誓效忠儀式等。被清查及自首的4410名曾加入中共黨團的戰俘被註記檔案后交接編單位，其中被認為情節嚴重的15人被移送“感訓”。在戰俘營時，中華民國方面曾向戰俘承諾去臺后可以自由選擇職業，不肯去臺灣的則可以選擇前往中立國，但這一承諾并未兌現。戰俘們被逐個審查后，補入國民黨軍基層。據去臺戰俘趙英魁回憶，到臺灣之初，有的戰俘因不愿意當兵而遭到干部的不斷糾纏而自殺，還有的戰俘抱怨“國民黨不守信用”，遭“政治戰士”檢舉，被捕后以“從事非法組織意圖叛亂”的罪名被判死刑或徒刑。1958年8月28日，金門炮戰爆發，有前志愿軍戰俘帶槍浮水游到廈門。冉宏圖也想逃跑，但由于企圖早被發現而未果。頻繁出現的逃跑事件，使國民黨當局又針對戰俘開始了新的政治攻勢。冉宏圖就曾被要求參加國民黨，但他拒絕了。
除去返回大陸和前往臺灣的志愿軍戰俘以外，在中立區解釋結束后，有12名志愿軍戰俘選擇前往中立國印度，其中2人后來返回中國大陸。
韓國學者金榮范認為：中國人民志愿軍是唯一沒有屠殺平民的隊伍，而朝鮮戰爭中其他參戰方，朝鮮、韓國和美國都有針對平民的大規模屠殺行為。根據屠殺者的身份，對平民屠殺可分為三類：右翼（韓國國軍、警察、右翼團體）對本國平民的屠殺、左翼（朝鮮人民軍、游擊隊及左翼團體）對本國平民的屠殺，以及美軍對朝鮮半島平民的屠殺。
“據報有大批的平民要么全部是朝鮮人民軍，要么由朝-{}-軍控制，正試圖滲透我軍陣地，軍隊已經要求對所有難民人群掃射”。
1950年，保導聯盟事件
第二次世界大戰結束后，朝鮮半島的南方和北方被美蘇分別占領。南方在處于美國軍政的時期，出于政治對立原因的大規模屠殺已經開始。如美軍犯下的南原屠殺，1946年10月數千民眾遭到屠殺。1948年4月，南朝-{}-鮮勞動黨在濟州島發起的起義遭到南方軍警鎮壓（濟州四·三事件），韓國國軍在全島的大屠殺一直持續到朝鮮戰爭結束，美軍也卷入其中，至少3萬無辜平民遭殺害。韓國國軍以“討伐共匪”的名義，對勞動黨的支持者和被懷疑為“通匪分子”的平民展開屠殺，而被左翼游擊隊認為反共的平民也會受到報復。雙方的對立在戰爭爆發后進一步升級。
戰爭初期，韓國在戰場上節節失利的情況下，對被認為“通匪”的人士展開屠殺，對象主要是保導聯盟成員和政治犯，目的是預防他們加入朝鮮。韓國國軍在保導聯盟事件中屠殺10萬人以上，其中絕大多數實際與共黨關係極淺甚至毫無關係，保導聯盟事件是韓國當代史上最大規模的屠殺事件。
仁川登陸后，韓國國軍在收復的本國領土以及隨後佔領的朝鮮城鄉組織「治安隊」、「滅共團」等組織，對朝-{}-鮮勞動黨黨員和被懷疑為親共人士的平民進行大規模的清查和處決。在智異山一帶，人民軍殘留部隊與韓國國軍之間作戰時，很多居民被雙方以「反動份子」或「通匪份子」的名義殺死。尤其是韓國國軍在「堅壁清野」計劃下的「敵性部落」焦土化計劃，為屠殺平民提供藉口。
戰后韓國政府一直試圖掩蓋其屠殺行為，直到1980年代及90年代其政府結束軍事統治，才開始承認在戰爭犯下屠殺平民的暴行。
朝鮮人民軍在戰爭初期的兩三個月占領朝鮮半島南部大部分地區期間，在各地甄別，對韓國政府官員、軍官、警察、憲兵、資本家、商人及相關人士偵察和審判，屠殺了12萬9千名右翼人士、軍警家屬、公務員等。被屠殺者中很多人是被認為是右翼人士而被殺害。朝鮮人民軍在1950年6月28日攻陷漢城（中文今譯作首爾）當日，即發生了韓國平民、傷兵及醫生遭到人民軍部隊集體虐殺的漢城國立大學附設醫院屠殺事件，700至900人遇害。
美軍仁川登陸后，朝鮮人民軍在撤離的過程中也多次犯下集體屠殺的罪行。例如，朝鮮人民軍撤離大田時，曾大肆屠殺平民。
朝鮮人民軍還綁架了43,000名韓國平民，其中大部分受過良好教育，其目的是利用他們在戰後從事建設以及消除反共份子。
韓國學者金榮范將美軍在韓國地區內的屠殺事件分為三類：在交戰地區對平民槍殺、炮擊；將正有平民通行的橋梁炸毀或放毒；對平民的轟炸和掃射；交戰中的機槍亂掃。
美軍屠殺行為中最為人知的是老斤里事件，美國陸軍第1騎兵師部隊在老斤里屠殺近300名難民（韓國政府在2005年發表的數字是163人），其中大部份是婦女和兒童，不久后又在倭館和馬山真北面先后殺害數十名難民。美軍的解釋是，為了防止難民群中可能混有人民軍，上級下達「可疑的避難民，無條件射殺」的命令。美軍為了防止人民軍坦克部隊跨渡洛東江，炸毀倭館橋，當時橋上的數百名難民大部分被炸死或被淹死，幸存的難民在游向河岸時遭岸上美軍機槍掃射，很多人喪生。美軍炸毀慶尚北道高靈郡的德勝橋后，軍機立刻對洛東江邊和村莊里的避難人群展開轟炸和掃射。美軍步兵和戰機多次掃射平民，造成無辜的死亡。例如在昌寧郡的草幕村，在馬山的一個村莊，在馬山的珍北面梨木里，都有大量平民被殺。
2001年韓國有議員展示40年前國會調查報告顯示，美軍曾在朝鮮戰爭初期屠殺大批無辜平民。美軍在韓國境內盲目的空中轟炸與機槍掃射，造成平民的大規模死亡。金榮范認為，雖然有的轟炸可能屬于誤判，但根據后來公開的資料，有些轟炸是有意為之，因為發現有人民軍潛伏在百姓當中。朝鮮政府指控僅1950年7月，美軍在韓國的13個市、道共屠殺42008人。2008年，經過兩年的初步調查，要求對美軍1950年至1951年期間在韓國制造的超過200起屠殺平民事件展開調查。“真相與和解委員會”成員說，委員會成立2年多來，已收到數百人提供的線索，要求對美軍1950年至1951年期間制造的超過200起屠殺平民事件展開調查。韓國“真相與和解委員會”（又譯“追求真相和解歷史整理委員會”）歷時2年半，根據解密檔案文件資料和目擊者講述，完成針對美軍在朝鮮戰爭初期多次屠殺無辜平民的首輪調查，揭開歷史真相。美國軍方在壓力之下對此展開16個月的調查。五角大樓最終承認大屠殺事件，稱“老斤里事件”是“一樁悲劇”美聯社3日公布部分調查結果。“真相與和解委員會”成員說，委員會將敦促韓國政府代表受害者向美國索賠。
1950年9月10日，美軍仁川前向月尾島用凝固汽油彈轟炸。
朝鮮方面報道，美軍在1950年10月中旬到12月底的“北進期”，共屠殺17萬多名平民。例如黃海道信川郡的屠殺。朝鮮指控這個郡里美軍屠殺三萬五千余人并說美第八軍司令向士兵號召“朝鮮人，哪怕是個幼兒，老人，你們的手也不要打顫，殺呀！”。
1949年的《日內瓦第四公約》規定：處于沖突一方權力下的敵方平民應受到保護和人道待遇，禁止破壞城鎮、鄉村（第五十三條指出：但為軍事行動所絕對必要者則為例外）、殺戮、脅迫、虐待和驅逐平民。戰後1977年《日內瓦公約》的《》，首次明確禁止大規模轟炸平民。美軍在朝鮮大規模空軍轟炸和海軍炮擊。據朝鮮的不完全統計，截止1952年5月，有18000名14歲以下的兒童死于聯合國軍的轟炸。1952年夏，為了迫使中華人民共和國和朝鮮屈服，美軍從7月11日起發動朝鮮戰爭爆發以來最大規模的空襲，除了軍事設施，城市和鄉村也成為轟炸目標。7月11日，聯合國軍出動戰斗轟炸機1200架次、B-29轟炸機52架次轟炸平壤，平壤電臺稱轟炸造成1500座建筑被毀、6000余居民死傷。到8月中旬，持續的轟炸已造成1萬多平壤平民死傷。8月29日，聯合國軍又對平壤發動更大規模的轟炸，出動飛機1403架次。除了平壤，其他77座朝鮮城市也遭到轟炸。朝鮮方面說：“從平壤到農村，所有的城鎮都變成廢墟”，“任何還能被破壞的東西都沒有了”，“每天傷亡的人數比爭議中的遣返人數還要大”。朝鮮、中華人民共和國、蘇聯等國政府多次譴責美軍對朝鮮無辜平民的轟炸，稱其為“違反國際法與人類道德常規的罪行”。
中華人民共和國和北韓方面指責美軍在兩國邊境地區進行細菌戰，說細菌戰致使大量的平民死亡。。中外歷史學者對細菌戰是否屬實，看法並不一致。美國則全盤否認細菌戰的指控。蘇聯在聯合國安全理事會多次否決由國際紅十字會或世界衛生組織調查的提案，而世界和平理事會及受到中朝邀請的六位六國科學家組成的「國際科學委員會」進入北朝鮮和中國大陸調查，則認定美軍在朝鮮使用細菌武器。
中國大陸、北韓戰俘指控美軍拿戰俘進行化學毒氣和細菌原子武器試驗，后來爆發著名的“巨濟島事件”。。聯合國軍聲稱中華人民共和國和朝鮮軍官控制了部分戰俘營，製造暴動，據聯合國軍稱僅使用催淚瓦斯。。
中國大陸聲稱的美方罪行還包括威脅中華人民共和國和北韓兩國紅十字會代表的人身安全，如用槍撞擊和毆打他們。最終國際紅十字會代表奈德林宣布解散聯合紅十字會小組協調組，終止聯合訪問。
美國是1941年《日內瓦公約》的簽字國，但美國國會直到朝鮮戰爭結束后才批準此公約，因此戰爭期間公約對美國并沒有法律約束力。朝鮮聲稱美軍在朝鮮戰場上從未履行過日內瓦公約。
中方聲稱美軍曾對女性志愿軍戰俘強迫脫光檢查、脫光衣服電刑、性騷擾。
據中華人民共和國聲稱歸國戰俘還描述美軍派出國民黨特務潛入戰俘營，在戰俘營內成立準武裝性質的「戰俘警備隊」。據稱對戰俘刺字，用罰爬、罰跪、吊打等方式虐待不愿接受「轉化」的志愿軍戰俘。在甄別前夜，72號戰俘營的戰俘林學逋號召回國并高呼“毛主席萬歲”，被李大安割下刺字處的皮肉后又被剖心而死。第71號戰俘營在巨濟島升起第一面五星紅旗，遭到美軍開槍。美方禁止志愿軍戰俘在1952年8月1日解放軍建軍節和8月15日抗戰勝利紀念日舉行升旗儀式，還槍決不服從管理的部分戰俘。10月1日清晨6時，巨濟島戰俘營中同時升起10面五星紅旗。美軍用包括坦克在內的武器向戰俘營進攻。最終志願軍戰俘死亡56人，負傷109人。中華人民共和國、朝鮮、蘇聯及社會主義陣營國家一致譴責美軍虐待戰俘。美國記者引用國際紅十字會報告，宣稱：國際紅十字會的代表弗雷德里克·貝里（Frederick Bieri）在戰爭期間多次訪問聯合國軍戰俘營，有時沒有事先宣佈，以監察聯合國軍是否遵守日內瓦公約。他詢問中華人民共和國和朝鮮戰俘對戰俘營待遇是否滿意，並察看戰俘飲食與在醫院接受的醫療。國際紅十字會將他的報告送往朝鮮政府，聲明沒有中華人民共和國和朝鮮戰俘抱怨受到任何虐待。國際紅十字會表示：從1950年7月到1953年8月，國際紅十字會共訪問韓國的聯合國軍戰俘營160餘次；雖然中華人民共和國和朝鮮宣稱會遵守日內瓦公約，而國際紅十字會向中華人民共和國和朝鮮多次請求後，中華人民共和國和朝鮮仍然拒絕依日內瓦公約，讓國際紅十字會訪問中華人民共和國和朝鮮的戰俘營。
1950年絞殺戰期間，美軍飛機將防護薄弱的戰俘營作軍事打擊目標。多次轟炸位于中國大陸與北韓邊境通往中國人民志愿軍關押聯軍的戰俘營補給車，據中華人民共和國報道造成80%以上的補給毀于聯軍轟炸，甚至直接空襲戰俘營，將炸彈投入戰俘營內，造成傷亡。美方指出這是由於朝鮮拒絕明顯標識戰俘營，或是給出戰俘營的準確經緯度，所以無法避免。
聯軍戰俘被遣返後報告大量虐俘案例。聯合國大會於1953年12月3日通過804號決議，稱：
* 對於朝鮮及中華人民共和國軍隊多次使用非人道手段對待聯合國軍及-{zh-hans:朝鮮;zh-hant:韓國}-平民之行為之報告與消息深表關切。
* 對於謀殺、殘害及虐待戰俘與平民或犯其他暴行之政府當局一律予以譴責，因此種行為破壞國際法之原則，違反人類品德之基本標準，有損人權及人格尊嚴與價值。
朝鮮人民軍有屠殺美軍戰俘的記錄。包括1950年7月的斗滿屠殺事件和8月17日的303高地屠殺，45名美軍戰俘雙手被反綁後，被朝鮮人民軍用機槍射殺。1950年的順天隧道屠殺是在平壤將失守前，朝鮮人民軍將180名美軍戰俘用火車向北運送，其中68人於10月30日在順天隧道被朝鮮人民軍分批射殺，其餘戰俘則死於疾病與營養不良。
1950年冬至1951年期間，中國人民志願軍戰俘營中43%的美軍士兵死于饑荒和疾病，有聯合國軍戰俘則認為，“戰俘營都在鴨綠江旁，很易取得補給，管理方是故意少發糧食造成饑荒以為共產主義宣傳作準備”。麥克勞林少校第一個冬天在戰俘營體重減了66磅，他估計那一年有1700名戰俘死亡。有英國戰俘指其煮食野草，全身浮腫得“站起來時臉是瘦的，手和下身都肥腫起來”。《韓國暴行！：被遺忘的戰爭罪行1950-1953》（Korean Atrocity!: Forgotten War Crimes 1950-1953）一書則指控美軍戰俘在戰俘營中被餓飯和毆打的事例。美方《敵軍工作史料》中指出，美軍戰俘「在碧潼每天死亡三人」、「晚上沒有被子蓋」。據費席爾的回憶，他被人夜以繼日地拷打，以強迫獲得細菌戰的供詞。
美國參議院常設調查小組委員會對朝鮮戰爭中美國戰俘遭遇到的暴行舉行聽證會，美國戰爭罪行調查組長陶德中校作證稱，在1953年11月底之前，依保守計算，美軍戰俘因為中華人民共和國和朝鮮戰爭罪行而死亡的人數是5639人。美方埃伯特（Abbott）中校作證稱，“軍醫將美軍戰俘受傷的手臂縫入雞肝，再縫合傷口，聲稱這會幫助傷口癒合。而他看到的是多數戰俘因此傷口潰爛，痛苦不堪”。聽證會的報告，列舉中華人民共和國和朝鮮犯下的戰爭罪行與危害人類罪，指出對於美國戰俘遭遇到的暴行，中華人民共和國政府與朝鮮政府同樣有罪，應該負責。英國戰俘聲稱因在戰俘營多次越獄逃跑，被捕獲他的志愿軍軍官毆打，單獨禁閉，威脅要殺他。直到停戰協定簽訂前一天，因為他要求與訪問戰俘營的國際紅十字代表見面，被威脅不遣返他回國。英國女王因為他對敵人堅決不屈而授勳給他。美國記者威爾弗雷德·貝卻敵曾前往看管美軍的戰俘營采訪，作報道稱“比得上瑞士度假村”。有回國的聯軍戰俘批評威爾弗雷德·貝卻敵的言論，并且有戰俘聲稱貝卻敵直接協助對戰俘的審訊。有西方學者認為中華人民共和國“對戰俘進行洗腦”，到1953年時，7190名美軍戰俘中有70%批評美國參戰，而不合作的戰俘則遭到毆打、被迫跑步、跪在雪地裡被潑冷水等懲罰。
時任聯合國軍總司令李奇微的回憶錄《朝-{}-鮮戰爭》正面評價中華人民共和國軍隊善待俘虜，和朝鮮人民軍虐待甚至射殺俘虜完全不同。停戰後的1953年8月，雙方互訪戰俘營，據中國大陸報導，國際紅十字會聯合國軍代表參觀中華人民共和國戰俘營后表示：“超乎預想，提不出太多的疑問”。
中華人民共和國一方認為在志愿軍戰俘營中的美軍戰俘死亡是因為美軍在北韓與中國大陸邊境進行細菌戰，致使戰俘營瘟疫爆發；空襲戰俘營，導致物資短缺造成的。中華人民共和國方面認為美國對中華人民共和國的指責，是試圖將美軍襲擊戰俘營和細菌戰造成的后果，栽贓到到中華人民共和國頭上。此外，美國檢察總長曾經公開說過：“美國戰俘在朝鮮囚禁期間，如與共產黨合作，將面臨可能執行死刑的叛國罪的指控。”美國參議院軍事委員會的資深參議員小理查德·羅素寫了一份聲明稱：“那些與共產分子合作的、在假口供上面簽字的人，應該迅速被清除出軍隊，而不是給他們以榮譽。”除了美國政府和軍方制造的威脅與壓力外，戰俘還要承受使其家人蒙羞的巨大心理壓力。這被認為是許多美國戰俘指控“中國虐待戰俘”，或者回國后推翻其此前對中華人民共和國有利說法的原因。
一個帶有韓戰開始時間的雕塑（1950年6月25日10點25分）
首爾的韓國戰爭紀念館
韓國經濟在戰後遭到嚴重破壞，李承晚在戰後仍然以統一為目標，不重視經濟發展，不斷計劃隨時再和朝鮮方面開戰。四一九革命后，李承晚總統下臺，局勢依然並沒有緩和。此後樸正熙總統執政期間更出現“實尾島事件”，雙方敵對的氣氛並沒有因領導人轉換而改變。朝鮮和韓國的領導人進行過幾次會面談話，但礙于雙方意識形態和政治體制方面的根本差異，并沒有產生什么實際的進展。