1950年11月1日，云山城的早晨笼罩在浓重的雾气之中。 下午时分，
中国第三十九军一一六师师长汪洋骤然紧张起来，通过观察发现，云山东北方向的敌坦克、汽车和步兵开始向后移动，云山城附近的敌人也开始往来频繁。同时，右翼前沿的观察所也报告，他们发现他们正面的敌人背起了背包，乘坐汽车开始向后开动。汪洋第一个反应就是：云山的敌人已经察觉三面被围，要逃跑。汪洋看看手表，16时整，距离原定的进攻时间还有三个多小时，如果不立即进攻，战机就要失去了，这位中国师长的心剧烈地跳动起来。
这是朝鲜战争战局将要发生重要转折的一天。
联合国军的右翼在没能最后判断出与他们交战的军队来自何方的情况下已被击溃，沃克虽然调整了部署，渡过清川江的兵力有所增加，但各部队仍然处于分散状态。在一种莫名其妙的侥幸心理的驱使下，麦克阿瑟计划在感恩节之前结束战争。 彭德怀敏锐地感觉到，志愿军刚入朝时的那种部队调动有些混乱的局面已经结束，各军目前已经到达指定位置，志愿军可以集中10—12个师共15万兵力作战，兵力的优势迎来了制胜的战机。彭德怀要给联合国军以一次巨大打击的战役计划是：在敌人已经破碎的右翼突破而进，正面进攻配合纵深迂回，割断联合国军的南北联系，将敌人歼灭于清川江以北地区。
可是，在没有遭到攻击的时候，云山之敌就有了逃跑的迹象。第三十九军军长吴信泉不得不决定把攻击的时间提前至17时。
彭德怀同意了。
云山正面已经蓄势已久的中国大部队就要席卷小小的云山城了，而彭德怀全部歼灭敌人的企图，就取决于右翼横向向西穿插的第三十八军前进的速度和质量了。
事后才知道，一一六师师长汪洋所发现的云山正面的联合国军不是在撤退，而是南朝鲜第一师的部队正在与美军骑兵第一师八团进行换防。
换防之后，在中国军队发起攻击的瞬间，美骑兵第一师八团就位于最前沿了，这一点中国第三十九军的官兵并不知道，攻击开始以后，他们依然认为对方是南朝鲜第一师的部队。
心急如火的中国第三十九军的炮火准备，于11月1日下午16时40分开始了。
五颜六色的信号弹在黄昏的天色中腾空而起，各种火器发出的声音震荡着云山山谷。紧跟在炮火之后，志愿军步兵开始向云山发起了冲击。
在肃清云山外围的各小高地的战斗中，南朝鲜军队的防线很快就被突破。美第八骑兵团团长约翰逊上校看见退下来的南朝鲜士兵，后来这样描述：“他们是泥塑的部队，完全是一种精神恍惚的状态，对于我的吉普车、对于附近时而发生的枪声全不在意，全无表情，同我在巴丹见到的投降之前的美国兵一个样。中国军队的进攻很快逼近到美军的面前。根据美军的战史记载，中国的炮火十分猛烈，一检查弹道，发现是二战中曾在斯大林格勒出现的、让德军胆战心惊的82毫米的苏制“喀秋莎”火炮。这种武器的出现，意味着进攻的军队不是一般的军队，美第八骑兵团这时开始认识现实了。中国军队几乎看不出队形的攻击人流在各个方向上时隐时现，瞬间便冲到美军眼前了。三四七团的一个叫张生的中国士兵在部队受到机枪射手的阻击停止前进时，绕到这个机枪阵地的后面，他没有用枪，而是抱住美军的机枪手一起滚下了山崖——类似的情景在云山四周山岗上如墨的黑暗中到处发生，云山外围的一个个高地随之被突破，美国士兵们在他们听不明白的呐喊声中不断地死伤或争相逃命，美军的防御阵地被迅速压缩。
肃清云山外围的战斗中，第三十九军三四八团二营的官兵创造了一项朝鲜战争中的纪录。他们沿着三滩川东岸向云山方向攻击，在一座公路桥上与美国士兵进行了白刃战之后，一班副班长李连华在炮弹爆炸的火光中发现前面不远处有四个房屋大小的物。
李连华在战前曾到这里侦察过，这里原是一片开阔地。他谨慎地向前摸过去才看清， 这里居然有四架飞机原来这个开阔地成了美军的临时机场守卫机场的美国士兵立即与中国士兵短兵相接了，在战斗中一班伤亡严重，仅仅剩下李连华和另外一名战士。这两名中国志愿军士兵固执地向飞机接近，在接近的过程中两个人虽都已负伤但始终没有倒下，直到把最后一个抵抗的美国人从一架飞机的座舱里拖出来。中国士兵们占领这个临时机场后，立即用人力企图把沉重的飞机推到隐蔽的地方藏起来，但是推不动，于是就用大量的玉米秸把四架飞机掩盖了起来。
”
后来得知，这是一架炮兵校射机和三架轻型飞机，是在日本的美军远东总部派来的，它们于这天下午从日本东京机场起飞，飞机上乘坐的是前来采访美军骑兵第一师的记者。记者们没有来得及采访什么就遇到了战斗，紧急起飞没有成功，原因是飞机被中国士兵包围了。中国志愿军士兵依靠他们手里的步枪和刺刀缴获了四架美国飞机。这是中国志愿军在朝鲜战争中惟一的一次缴获了美军的飞机。
“恶战结束了”，赵顺山回忆道，“于世雄和田有福都躺在工事旁边，他们已经昏迷了。我跪在于世雄身边，他的左手还紧紧地握着敌人的手枪，牙齿咬得紧紧的，我擦着他身上的血迹，在他的肚子上找到手枪弹的伤口。我心里非常难过，他是为了我而受伤的。田有福躺在于世雄旁边，他的右腿已经断了，整个裤腿被鲜血染红，他是在肉搏之前就负伤的，可是当敌人扑上来时，他仍然用仅有的一条腿跳起来抱住敌人，一直拖到我刨死敌人为止。”“这就是我的出国第一仗。这一仗我真正试了试美国人的斤两，所谓的‘王牌’不过如此，胜利永远是我们的。”
这时云山城内已经陷入混乱之中。冲入城内的第三十九军一一六师三四六团的先头部队四连到达了公路大桥，守桥的是美骑兵第一师八团三营M连。“一个连的士兵纵队沿着通往龙山洞的干道上严肃而整齐地接近南桥面。警戒该桥的美军士兵可能认为他们是南朝鲜军队，没有查问就让其通过了，因为他们是堂堂正正、十分肃静地走过来的”，美军战史记述道，“纵队通过桥以后一直在干道上北进，不久接近了营部。突然间吹起了军号，开始一齐向营部袭击。”四连的军事行动如同是在舞台上演出，除了胆大包天之外，中国士兵的机智在此表现得淋漓尽致。据中国第三十九军史料记载，中国士兵通过桥梁的时候甚至“还和美军握了一下手”。美军八团三营营部立即混乱起来，中国士兵成扇面队形展开，营部周围一片白刃战的格斗声。
对此一战，美军战史详细描绘道：中国人胡乱开火，不断向车里扔手榴弹、炸药包，车被打着了。可指挥所周围的有些分队还在狐洞或隐蔽工事中呼呼大睡，显然他们是等待撤退的命令。其中一个士兵以后回忆说，醒来时仗早已打响了……有人叫醒我后问我听没听见一群马在奔腾嘶……片刻间我们的驻地被打得千疮百孔……当我听到远方的军号声和马蹄声，我以为我还在梦乡，敌人仿佛腾云驾雾，从天而降，人影模糊不清，他们见人就开枪，甚至用刺刀捅。
志愿军的手榴弹把美军营长罗伯特·奥蒙德少校炸成重伤，他和一个叫做麦卡比的上尉逃出营部，麦卡比的钢盔立即被打飞，肩胛骨钻进了一颗子弹。由于失血过多，他躺在路边不能动了。这个时候，令这个美军上尉奇怪和幸运的事情发生了：几个中国士兵用刺刀指着他，但却没有刺他，甚至没有缴他的枪，只是互相说着什么。麦卡比用手指了指南边，中国士兵掉头就走了。麦卡比活了下来。他至今也惊奇自己到底是怎样活下来的，他认为那几个围着他的中国士兵互相说的话是在商量什么，而商量的结果是他不怎么像敌人。天亮以后来了“蚊式”飞机和轰炸机，在云山公路大桥这个被中国军队占领的交通要道上进行了轰炸，美骑兵第一师八团三营这才有机会清点人数，但死亡的人数已无法点清，光是在有三辆坦克构成的小小环形阵地里就躺着170名伤员。
