美军自仁川登陆以后，很快就攻占平壤，并一路向北追击，企图在圣诞节前结束战争。到10月24日，“联合国军”从釜山防御圈向北追击的直线距离已超过320英里，离鸭绿江最近的部队只有不到20英里。尽管中国一再发出警告，麦克阿瑟和杜鲁门仍坚定地认为中国不可能出兵。然而就在10月19日，中国人民志愿军先头部队悄悄跨过鸭绿江，进入朝鲜。
在向北追击的过程中，南朝鲜第1师计划经云山向西北推进到鸭绿江边的昌城和朔州，占领永丰大坝。富洞战役中，该师在友军溃退的情况下顶住了北方军队的进攻，师长白善烨更是亲自带领部队冲锋夺回高地。在随后的反击中又与美军联合击溃北方军队3个师，从而名声大噪，颇受美军器重。在反攻过程中，利用美军坦克开道，首先攻入平壤，一路上几乎没遇到什么抵抗，士气非常高。
白善烨
10月25日，该师先头部队15、12团相继进入云山。当天气温骤降，还穿着夏装的南朝鲜士兵冻得瑟瑟发抖，路上几乎看不到一个行人，崇山峻岭之间异常静谧，一切似乎都在预示着形势将发生变化。15团突然遭到炮击，一辆美军坦克也被穿甲弹击毁，他们随即展开反击，但似乎遭遇到了前所未有的抵抗。随后他们抓到一名自称中国人的俘虏，师长白善烨亲自审讯，该人承认是中国南方人，属于中国正规军队，并交待在云山和熙川北部有2万名中国军队正在待命。
就在同一天，南朝鲜第6师1个营及1个炮兵中队，在两水洞一带遭到伏击，大部分被歼灭，赶来增援的部队也抓获了自称中国人的俘虏。中国人的出现，让白善烨有种不祥的预感，他立即让部队停止前进，以云山为中心组成环形防御态势，并要美第1军军长米尔本到师部亲自审问了俘虏。米尔本又将这个情况报告给第八集团军司令部和在东京的联合国军司令部。但这并没有引起美军的重视，认为只是少量中国部队当中的朝鲜人，仍然要求向鸭绿江推进。
在接下的战斗中，南朝鲜第1师陆续遭到不明身份的军队攻击，战火将森林点燃，到处弥漫着浓烟，他们分不清当面敌人的数量。只知道他们非常擅长隐蔽，常常利用夜色四处袭击，进攻时常常吹响让人心惊的喇叭，战斗中总是快速挖掘战壕，并不断派出小队兵力迂回侧后。27日，南朝鲜第6师2团被击溃，虽然只损失了400余人，但2700多人不战而逃回清川江南岸。28日，该师再次抓获2名中国俘虏，供出了部队番号和进攻部署，当天支援该1师的美军第10炮兵群在当天不断调整炮击方向。
这些信息都让白善烨断定，当面的敌人正是中国的正规军队，且自己已经身处包围之中。这是他首次与中国军队遭遇，他明白以自己的实力无法战胜对手。白善烨曾在伪满洲国军官学校学习，毕业后被编入日军间岛特设队，长期对热河、河北一带的八路军根据地进行“扫荡”，对中国军队的特点可以说了熟于心。他紧急找到美第1军军长米尔本，表示部队进攻受阻，需要美军换防。尽管米尔本仍然不相信有大量中国正规军队入朝，但为了加快向北推进的速度，他同意将位于平壤的美骑兵1师第8团和第5团调来接防。
正在平壤休整的第8团，正幻想着前面的部队尽快攻到鸭绿江，好结束战争回东京过圣诞节。接到继续出击的电话后，团长帕尔莫在电话中抱怨道：“中国人长期对朝鲜进行统治，这些南朝鲜士兵内心对中国人充满了潜在的恐惧。”尽快被告知前线形势正在发生变化，他仍满不在意。也许美国人也并非笃定中国不会出兵，他们只是在内心瞧不起这只没有飞机、坦克甚至连重炮也没有几门的落后的军队。
10月31日，第8团到达云山，准备与南朝鲜军12团换防，但此时12团正在前方激战，第8团团长帕尔莫要求12团先夺回丢掉的阵地再换防。但12团已经坚持不住，在猛烈攻击下撤出了防区，陆续退到云山东南的立石，第11团在换防后也被调到云山东南方向警戒，仅剩15团在云山东面，此时云山西面仅剩美第8团构成了半圆型的防御。当晚，正是志愿军第39军发起进攻的时间。第15团很快被击溃，团部退到后方收容散兵后还剩75%兵力，损失不算大，反而是美第8团陷入半包围之中。
11月1日，美军部署在云山正面的第8团1营遭到猛烈攻击，不得不向后撤退。志愿军战士原本计划歼灭这一地区的南朝鲜军，占领几个阵地之后，发现到处是美军尸体，就这样志愿军与美军的第一次交战便在意外之中发生。39军军长吴信泉接到消息后说：“管他什么军，先打下云山。”战士们知道当面的敌人为美军后，打得更起劲。美军第1营在战斗中遭到火箭炮攻击，检查弹痕以后才确定是苏联的喀秋莎火箭炮，此时他们才觉察到敌军并非普通部队。
当晚美军第1营发现有部队在向侧后迂回，形势紧急，在与2营商量以后，开始向东南撤退，但不知道为何他们没及时将这个消息通知3营。当晚23时45分，3营才接到师部的撤退命令。1营和2营在撤退途中遭到志愿军伏击，仅有部分坦克和车辆安全撤走，其余士兵丢掉武器和装备溃散。而第3营在撤退时被包围，激战之后仍无法突围，美骑兵第1师师长几次调集兵力试图将该营救出，但付出较大损失后却毫无进展，只能下令放弃救援。最终该营仅有几十人逃回，大部分被歼灭。
据美国战史记录，最初第8骑兵团有1000多人失踪，后来又逃回来一些人，大约有600人战死。丢失的主要装备有17辆坦克，105榴弹炮13门，重火器几乎全失。该团11月3日的实力报告显示满员率仅为45%。前来增援的美第1骑兵师5团、7团也不同程度受到损伤。按照最初的计划，39军原本是3路围攻云山，全歼南朝军第1师。如果不是该师及时要求美军接防，撤到了后方，在没有重武器和坦克掩护的情况下，必然会遭到志愿军致命性的打击。该师此次撤退可谓死里逃生。
美骑兵第1师可谓美军当中的王牌部队，在与志愿军的首场较量中因为轻敌吞下了苦果。不过美军并没有吸取教训，到此时麦克阿瑟仍然坚持认为中国只是象征性地出兵，于是又有了第二次战役再遭志愿军重创的结果。反而是白善烨的南朝鲜师，虽然实力不济，但他凭对中国军队的了解，果断下令停止追击，要求与美军换防，将自己的损失降到了最低。对于韩国人来说，白善烨这次完美的撤退无疑又为其功勋薄添上了一笔。兵法上说知己知彼方能百战不殆，任何时候都不应该盲目轻视对手，而应保持一定的敬畏。
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