白天，凭借飞机和坦克的掩护，美军猛打猛冲，拼命向南突围，晚上，志愿军趁着夜色反突击，把白天丢失的高地和阵地再抢回来，然后在天亮后，用血肉之躯阻挡美军的进攻。
在这样恶劣的条件下，美军的士气也极为低落。战斗间歇，一位美军记者问一个正在用刺刀从冻硬的罐头里挖蚕豆吃的陆战队士兵：
一位叫海洛德·摩尔豪森的美军下士，曾这样回忆撤退途中对志愿军一座阻击山头的进攻：
“出乎意料之外，攻山的战斗并不激烈。山上的志愿军没组织什么有力的抵抗。他们的火力分散，而且多是近距离射击，对我们的攻击部队没有多大阻击力和杀伤力。他们的弹着点和手榴弹只落在几个地方。只要你绕着走，就可以完全避开志愿军的火力。他们也没有重武器和火力点，我们团仅以很小的伤亡，就攻到山顶，占领了志愿军的阵地。
一到山顶，我被眼前的一幕惊呆了。小小的山头上到处是死亡的中国士兵，大约有一二百具志愿军的尸体。每走一步都会踩到尸体。我从来没有一次见过这么多的死人。我的上帝，真是恐怖极了!我们攻击时并没有这么激烈的战斗，造成中国军队这么大的伤亡。他们好像大多是在空袭和炮击时被炸死的，尸首不全，肢体四散。
但是班长根据他们铁青的肤色和无血的肢体推断说，很多志愿军士兵在我们的空袭和炮击前已经被冻死了。有些尸体三三两两抱在一起，可见他们是想借同志的体温维持生命。他们都是身着薄衣薄裤单鞋，没有棉大衣。难道中国志愿军不知道北朝鲜的严寒气候?他们有军火供应，却没有过冬准备?要不是冻死、冻伤这么多的志愿军，那一二百具尸体就可能不是中国人的，而是我们美军陆战队的。”
由于九兵团的兵源大多来自江浙沪，没有什么防寒防冻经验，冻僵的手脚直接就放在火边烤着取暖，造成大量的冻伤和截肢。
原志愿军第20军59师176团1营机炮连指导员陈兰风回忆：
“当时1连连部和我们连部住一个房子，1连一个通信员，衣裳裤子都冻硬了，那时不懂冻坏了不能烤，反而让他上炕里边，坐里边暖和。
烤了一阵，他要脱鞋——在上海发的翻毛皮鞋脱不下来，他一使劲，连袜子带腿腕子上的肉皮一起给脱下来了——以后他被锯掉了一条腿”。
原志愿军第20军59师保卫科副科长龚欲民回忆，由于被截肢的志愿军战士实在太多，他曾被派去医疗队“把关”，当时他看到的情景是：
“那里的负责医生听后什么也没说，领我到棚子里看伤员。
先看了一个：脚穿着翻毛皮鞋，腿是黑的，他把伤员的鞋伸手拿下来——连脚也一起拿了下来，脚就在鞋里。
又看另一个伤员：鞋子倒是脱掉了，可是他上去握住伤员的脚趾轻轻一掰，那几个脚趾头像是掰红薯一样就给掰了下来。我当时就忍不住流泪了，而那个伤员却感觉不到疼，睁着大眼呆呆地看着我们。
负责医生没更多解释，只问了一句话：“你看，要脚还是要命?”
志愿军入朝时，每人背了一个干粮袋，里面放了6、7斤高粱米。等赶到长津湖时，干粮早已吃完，除了吃雪之外，唯一的就是可以啃两个土豆。
但由于不能生火(会被美军飞机当成靶子)，志愿军只能生吃土豆。在零下30度的严寒里，土豆都已经冻得像石头一样了。战士们只能把土豆夹在腋下捂暖，软一层，啃一层，放到嘴里去抿暖，然后下咽。
长津湖战役打到12月初，对志愿军来说，好消息和坏消息都有。
好消息是，在长津湖的东线，经过一场皆苦卓绝的战斗，九兵团27军80师终于全歼了有“北极熊团”之称的美七师31团——这是在朝鲜战争中，志愿军唯一成建制歼灭的美军部队。
坏消息是，九兵团在整个攻击和阻击战斗中损失巨大，虽然已经竭尽全力，但还是眼睁睁看着美陆战一师退回了下碣隅里。
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