在志願軍猛烈的攻擊下，戰鬥力薄弱的南朝鮮軍隊一觸即潰，尤其是南韓第8師，遭到突然攻擊後，沒有組織有效抵抗就紛紛潰退，致使美步兵第2師的側翼完全暴露，使之不得不與美空降187團一起緊急後撤，從而打亂了聯合國軍的部署，戰役一開始似乎開始朝著有利於志願軍方向發展。
志願軍在橫城戰役取得首仗勝利，使得駐守在邸平里的美23團獨自孤零零地突出在中國軍隊的攻擊線上，「志司」按照計劃，將攻擊之矛指向邸平里，打算用一個晚上的時間，解決美23團。按照志願軍司令部的估計，駐守邸平里的美23團，說不定已經準備逃跑了，志願軍必須趁其在逃跑之時，在運動中給予消滅。
2月13日晚，戰役總指揮、志願軍副總司令鄧華調集了39軍、40軍、42軍的5個師（115師、116師、117師、119師、126師），向駐守在邸平里的美步兵2師第23團發起猛烈進攻，一場慘烈的戰鬥，就此拉開了帷幕。
正如志願軍司令部所判斷的那樣，戰役開始之前的13日中午，美第10軍軍長阿爾蒙德將軍也乘直升機到達邸平里，就砥平里23團的處境和團長弗里曼上校進行了認真的研究。由於南韓軍隊的潰敗，導致在邸平里的美步兵第2師23團處於十分危險的境地。阿爾蒙德軍長聽取了弗里曼團長關於立即撤退的建議及其理由，也得出結論：23團應在人數眾多的中國軍隊尚未形成包圍態勢之前，儘快撤出邸平里。
阿爾蒙德飛走以後，弗里曼團長下達了撤退命令。
正當美23團計程車兵們收拾行裝準備撤離時，弗里曼團長收到了一份緊急電報：
「堅守砥平里，不准撤退！」——命令來自美第8集團軍司令李奇微將軍，正是這份電報，改變了韓戰的歷史進程。
堅守砥平里的決定出自李奇微將軍對整個戰局的獨到判斷，李奇微接替陣亡的沃克將軍擔任第8集團軍司令還不到2個月。他一到朝鮮戰場，就被捲入了聯合國軍的撤退洪流中。由於中國軍隊的強勢參戰，美軍上下充滿了悲觀的情緒，南韓軍隊更是一觸即潰，望風披靡。李奇微將軍乘坐一架輕型飛機，帶著幾名助手，在戰場上到處奔波，直接同戰地指揮官見面，了解戰況，分析局勢，在這段時間裡，他查閱了美第8集團軍和美第10軍與中國軍隊所有的戰鬥報告，從中發現了中國軍隊的4個致命的弱點：
（1）人數龐大的中國軍隊，由於受給養的限制，每次進攻持續時間不超過7天；
（2）徒步前進的中國軍隊，每天推進距離不超過20公里；
（3）以步槍、手榴彈為主要武器的中國軍隊，其攻堅能力極其低下，即使包圍美軍，也無能力殲滅。
（4）為了躲避美機轟炸，中國軍隊白天不敢行動，所有進攻只能在晚上進行。
因此，掌握了這些弱點以後，面對中國軍隊在橫城地區表面上的強大攻勢，李奇微將軍沒有絲毫驚慌，他十分清楚中國軍隊在目前極為困難的情況下，還居然膽敢冒險發動攻勢，只會令其陷入更大的困境，只要美23團將中國軍隊主力吸引在邸平里，聯合國軍就可利用其強大的空中力量和地面炮火，將其完全摧毀。李奇微將軍認為，孤立無援的陸戰1師在北部長津湖地區被十幾萬中國軍隊重重包圍，也能做到全身而退，那麼在南部的三七線，在東西戰場已經連成一體的聯合國軍防線面前，中國軍隊將為他們的進攻付出更為慘重的代價。
據守砥平里的聯合國軍除了美軍第23團外，還有一個坦克中隊、一個炮兵營和一個法國營，總兵力約四千人，防守面積僅直徑1.5公里。其中法國營是一支名副其實的「志願軍」，其成員全部是擁有法國國籍的戰場老兵，許多志願者為了加入該營而自願降低自己原來的軍銜，尤其是營長拉爾夫。莫爾克拉中校。
拉爾夫是一個具有傳奇色彩的法國軍人，他原是法國軍隊中的一名中將，為了抵制共產赤禍，寧願將自己軍銜降為中校赴朝鮮參戰。該營由1017人組成，共有3個步兵連，一個重武器連和一個營部連，隸屬美步兵第2師23團。
法國營於10月25到達朝鮮，由於戰況緊急，原定3周的美式武器適應訓練縮短為10天即被投入戰場。該營作戰經驗豐富、作風彪悍頑強，1月31日和2月1日兩天，法國營和美23團3營一起在雙聯隧道地區擊潰了志願軍第125師，使得美軍對其戰鬥力不得不刮目相看。
接到李奇微將軍堅守邸平里的命令以後，弗里曼團長下令部隊立即修築防禦工事，士兵們將數千米環狀鐵絲網鋪設在陣地前沿，密集地布置了防步兵地雷和照明汽油彈。施工機械也在緊張地挖掘壕溝，20輛坦克作為機動火力被布置在前沿陣地，各陣地之間的接合部，全部用M－16高射機槍和坦克嚴密封鎖，弗里曼上校還在防禦圈內設下炮兵陣地，集中使用26門野戰榴彈炮和51門迫擊炮。弗里曼上校還建立了步兵、坦克、炮兵之間的通信聯絡方式，使美軍強大的火力儘可能發揮出最大的功效。
防禦工事完成不久，天色漸漸黯淡下來，廣袤的雪野顯得一片寂靜。23團接到美偵察機發來的報告：數目龐大的中國部隊正在從北面和東面向邸平里開進。弗里曼上校向部隊發出了「準備迎擊中國人進攻」的命令。
黑夜中，聯合國軍士兵們一個個緊握武器，匍匐在戰壕里，神情緊張地等待中國士兵的出現。
13日深夜21時，成千上萬志願軍士兵的身影浮現在雪地上，他們的膠鞋底磨擦在凍土上發出的聲音十分令人恐怖。隨著悽厲、刺耳的喇叭聲，中國士兵開始了進攻。
一位當年參戰的美軍士兵的描述道：「夜幕降臨時，四周響起了悽厲的軍號聲，他們(指中國軍人)滿山滿谷地涌了出來，不畏生死地沖向我們，然後一排排地象麥捆似的被機槍火力擱倒，後面的人又一排排地往上沖，又被擱倒。我們的機槍狂吐著火焰，槍管打得通紅，臂膀打得酸痛，看著滿坑滿谷的屍體，我對自己說，這不是戰鬥，這簡直就是屠殺。」
就這樣，中國士兵一波緊接一波的進攻，一往無前，無所畏懼，中國士兵踏著同伴們的屍體不顧一切地衝鋒，令他們毛骨悚然，就連參加過太平洋戰爭的美軍老兵也是第一次看到如此血腥的場面，這是一支比日軍更不顧惜士兵生命的軍隊。
環形防線里的美軍坦克和重炮猛烈地轟擊志願軍的衝鋒集群，平均每百平方米瞬間落下十幾顆炸彈，隨著火光閃耀、彈片橫飛，鮮血染紅了的整個砥平里，一百多人的志願軍連隊往往幾分鐘後就只剩七八人。僅一個晚上，被打死的39軍117師計程車兵就達4000人以上，投入進攻的志願軍357團3營在一次進攻之後，只有數人生還。炮火連天的邸平里戰場，中國士兵就這樣以自己的血肉之軀，去同美軍的飛機坦克、榴彈炮、高射機槍對決。整整一個晚上，在猛烈的炮火打擊下，117師計程車兵除了肢體橫飛、死傷慘重以外，沒能攻下一處陣地。
在激烈的戰鬥中，美23團團長弗里曼上校也被彈片擊中臂部而受傷。
2月14日。
39軍指揮部設在砥平里以北一片茂密的松樹林中，林間的空地上架著幾座電台，報務員頭戴耳機正在緊張工作。軍長吳信泉、副軍長譚友林只是一個勁地在抽菸，兩人愁眉苦臉，焦慮萬分。他們剛接到一個雷擊般的消息：擔任阻擊驪州、原州向砥平里增援的39軍116師，在行軍至注岩里途中，被美軍空中偵察機發現，美軍立即調集原州附近的炮兵群，在空軍的配合下，集中炮火轟擊這個縱隊達四小時之久。就這樣，這支一萬多人的志願軍縱隊在到達戰場之前，就被美軍猛烈的炮火打擊下，死傷7千餘人，最後不得不撤出戰場。
吳信泉，這位在雲山戰役時，號稱要將美騎兵1師「包餃子」當「下酒菜」的中國「王牌軍」軍長，此時才真正領教了美軍兇悍的戰鬥力，面對39軍一個晚上就遭受如此巨大的傷亡，他的手禁不住發抖了，他已經再也沒有了往日的驕狂。2月12日，吳信泉剛接到攻打邸平里任務時，根本沒把邸平里的美軍放在眼裡，「志司」副司令鄧華布置以39軍的115、116、117師為主力，40軍的119師、42軍的126師協助進攻的方案時，吳信泉心裡還覺得暗自好笑，他認為鄧華過于謹慎，區區邸平里的一個團的美軍，只不過是一塊送到「志願軍」嘴邊的「肥肉」，還不夠39軍「吃」的，根本沒有必要再安排其他兩個師。因此13日深夜，在116師、119師、126師還未趕到戰場的情況下，吳信泉軍長獨自下令發起進攻，致使117師在進攻中死傷慘重。
奉命南下包抄邸平里的39軍115師，經過白天隱蔽，晚上行軍，一路坡高崖陡，以至連馬匹都被丟棄，好不容易行軍至砥平里以東時已是13日深夜。115師於十四日凌晨發起攻擊，但打下以後從俘虜口中才知道，他們攻下的只是邸平里外圍的一個叫馬山的山頭，砥平里還在西南方向。此時砥平里的槍炮聲已經停止了，39軍117師已被打得屍橫遍野，已經沒有能力再發起進攻了。
