10月30日战役终于进入第三阶段。中午12时，十五军以133门大口径火炮和30门120毫米重迫击炮，向597。9高地实施猛烈的炮火准备，炮击持续达四个多小时，日落时分才沉寂下来，韩军惟恐志愿军乘机发动攻势，立即爬出隐蔽部抢修被毁的工事。不料一个半小时之后，十五军的炮火又突然开火，对高地进行了五分钟的炮火急袭，
接着开始炮火延伸，韩军以为志愿军攻击迫在眉睫，急忙进入阵地准备迎战，谁知志愿军的炮弹猛然又回落在高地上，被打了个正着，这么几次真假延伸射击，高地守军的伤亡已经过半。22时，火箭炮团24门火箭炮进入阵地对敌纵深炮兵阵地和二梯队集结地区实施面积射击，几乎完全压制了敌纵深炮火。这是志愿军历史
上第一次大规模的炮战，取得了预期的效果。志愿军的步炮协同日渐完善，使得美军在上甘岭伤亡的70％是被志愿军炮火杀伤。
至31日，中方反击部队创下了上甘岭战役中日均最高弹药消耗量：投掷出近3万枚手榴弹和手雷，260根爆破筒，发射30多万发子弹，21000多发炮弹。到31日夜，除1个班阵地外，597。9高地全部为中方收复。
11月1日，美韩军的炮火猛烈程度仅次于战役第一天10月14日，美第九军调来了韩军的精锐部队第九师的三十团。该团曾经在白马山顶住了志愿军头等主力三十八军五个团整整十天的强攻，为韩九师赢得了“白马师”的荣誉称号。上午11时，为确保一举拿下阵地，美方发动六个营的兵力向中方597。9高地冲击。
为配合地面部队，美军的6架超级武器XB－37终于和12架A－1“空中袭击者”出动支援。在高空保护的是18架F－86“佩刀”。朝鲜方面在事前已经派侦查员在前方机场严密监控XB－37的起降活动，争取直接为这次击杀任务提供第一手情报。而就在这次釜山西部K－1飞机场XB－37起飞后，朝方侦查员就将观察超级兵器起飞的情报提前25分钟通知中方司令部。随即，丹东机场的36架战斗机依次起飞，借朝鲜东部的群山掩护，低空杀至上甘岭。
本来米格－15机群从丹东机场赶至上甘岭大约需要30分钟以上，而釜山K－1起飞的XB－37抵达上甘岭只需25分钟，加之中方在得到情报后有一定的起飞准备时间，以及为躲避美国预警雷达而进行低空飞行耽误的时间。XB－37完全可能在进入战场后对敌支援十几分钟后才会碰到中方战机。但凑巧的是XB－37在起飞后由于云层较厚的影响，36架美机在编队上耽误了近10分钟。这就使得双方在上甘岭的碰头，几乎是“同时登场”。
根据中方防守的597。9高地的连长王茂才回忆：“中午12时，我们连都在加紧抢修工事，以防下午敌人发起的进攻。同时我们也做好了防空准备，散兵坑与专门防空战壕已经挖好。整个防御配置上我们吸取了第一阶段的教训，特别强调抗空袭能力”。
“大约12点一刻，就听见“嗡嗡”的蜂鸣，巨大的螺旋桨的声音一听就知道美国的打家伙要来了。于是我立即对周围的同志们大喊空袭，提醒他们掩护。”
“两三分钟后，6架‘大鹏’（中方战士对这种飞翼型飞机的称呼）开始编队，将侧翼对准我方阵地。‘轰轰轰轰’的开始炮击”
“就在大家埋头等着炮击结束时，我们听到了空中另一方向而来的发动机的轰鸣声。”
“我当时就在想不会是我们的飞机吧？按理说我们的飞机一般只是保卫后勤线路……
“我操，真是我们的飞机！我看着它们开始发射火箭冲散‘大鹏’和美国小飞机阵型！”
“我当时也不顾炮击，跳起起来就喊‘干死美国狗日的’！”
“这可是我们前线第一次看到我们自己的飞机！其他的战士也跟着挥手为我军飞机加油！”
…………
6架XB－37在700米低空排好队形进行炮击的时候，中方截杀机群从编队的正前方突然出现。这时A－1强击机已经开始俯冲轰炸，而高空的F－86发现已经出现的米格－15大机群立马通知联军指挥部，要求支援，并采马上采取迎击动作。
作为美军护航机队指挥官的威廉。斯密斯，在整个朝鲜战场上并没有多少击坠记录，但是他所领导的313中队最大强项就是在有效驱散各类偷食的“菜鸟米格”，同时，还能多少获得一点战绩。所以整个中队被轰炸编队飞行员亲切的取了“忠诚牧羊犬”的绰号。但这次，斯密斯马上发现，所来的并不如以往都是“菜鸟米格”。
苏联方面配合行动的12架米格－15来自最早参加朝鲜战争的苏联远东第219航空师。经过半年的休整，这次部队再次回到了朝鲜的天空。团长约瑟夫。s。诺维斯基感叹到，现在的状况与1年前已经打为不同了，所教会的中国飞行员才是真正的主角，而至于此行，他们的任务就是最大限度的缠住美国护航编队，保证中方对美军超级兵器的“击杀”。
很快，美军护航编队发起了唯一一次俯冲攻击，12架分在XB－37上空两个方向冲向中方2队米格－15。
“丢掉副油箱！，左，右前方各有敌机俯冲！”编队队长王海在对讲机里大声提醒着击杀编队中的各机。
中方飞行员的素质明显比日常所见到得要高上许多，采取的规避方式也很老练。这使的美国护航机群发起的俯冲攻击收效甚微，仅仅击伤一架，而且还能继续飞行。
当这些美国飞机再次拉起或掉头继续截击中方击杀编队的时候，苏联的12架支援编队早就开始咬尾313中队的各机。在远处的美方僚机终于坐不住了，威廉。斯密斯命令他们不惜一切代价阻止中国人！
正当这6架僚机准备向中方2个群的击杀编队发起攻击时，他们看到了部分米格－15在距离XB－37还有4公里处就发射了大号航空火箭。巨大的尾迹远远看去很是壮观。这些大号火箭就是直径132毫米的RS－132大型空对空火箭，最大射程7。1公里，爆炸弹头0。9公斤，能在10米得半径上有效杀伤敌航空器。虽然这种大型航空火箭精度有限，但是对于超大型的XB－37却绰绰有余。
这些火箭在“山丘之王”周围爆炸的时候，XB－37的装甲开始发挥作用，除了第一架领航的驾驶舱被破片打出窟窿外，几乎看不到什么明显效果。
急眼的王海看到效果之后在无线电里命令道：“各小队进行贴近发射，近距离瞄准发动机仓发射火箭！打！”
中方开始以4机小队单独攻击1架XB－37的战术进行击杀。而美护航编队的僚机开始艰难的以有限的骚扰影响着中方编队，另一方面，其他机场的美国飞机开始准备起飞，赶至上甘岭空域。
山东籍战事牛功成是地道的三代贫农，在46年参加革命后被送至东北航校，飞行经验上在也算老道。但是由于他的飞机今天外挂的是一个副油箱和一个NS－45航炮的吊舱。所以多少影响了机动能力，以至于他就是那个被护航编队击伤的第一架倒霉蛋。扔到副油箱后，飞机平衡上有些许影响，但这并影响这位勇敢的山东战士贴近攻击的决心。在躲过另外一架XB－37上20毫米机关炮的扫射后，他贴近了3号机尾部。由于速度差，他大约只能获得3－5秒的射击机会。他放开油门，甚至…………放下起落架！
然后，瞄准一边得发动机仓，按动电钮。
“咚，，，咚，，，咚，，，，咚”
45毫米的大口径机炮由于口径和后坐力的原因，发射间隔稍大。但口径带来的威力则让这一颗颗炮弹能轻易打入XB－37的装甲里——犹如一颗颗暗器，飞入了山丘之王的心脏。不到8秒，牛功成射出的4发炮弹全部打在了3号机的右部电动机仓上，螺旋桨开始卡壳，哄~~~~停转了！长达70米的庞然大物开始倾斜，上面20毫米防空炮塔开始回应，嗖嗖嗖的扫射过来。牛功成马上调整姿势，收起起落架，规避防空炮击。但是还是完了一步，他的战机冒烟，滑落下去，最后他成功跳伞至我方一侧阵地。另外一边，中方分的小组击杀战术开始发挥威力，4架战机在僚机的指挥下排成菱形，在靠近XB－37不到两公里处发射全部的每机6枚，也就是一共24枚82毫米的RS－82火箭弹，形成弹幕，直接影攻击XB－37尾部两个大型螺旋桨。这招直接让敌4号机失去动力滑翔下坠。
整个空战中，最惨烈的应该算对1号机的进攻，由于处于指挥机的地位，美护航僚机着重保护的就这架。并且从与苏联人12VS12混战中抽出身的来3架护航F－86带着伤痕也冒死护卫1号机。担任攻击任务的绰号“鸽子”的马英亮，他所载的也是6枚－RS－132，当其他队友忙于躲避护航机的攻击时，他的飞机出人意料的垂直拉高！在拉高至1400米左右时，一个翻筋斗，头朝下直接俯冲攻击1号机！1号机上得20毫米机关炮炮手也是曾经参与过轰炸东京的王牌炮手之一，他非常熟悉这种俯冲攻击。
在意识到对方的动作后，他立马拉起炮口猛烈开炮。
从战争数据统计来看，俯冲过程中战机是最容易被下方有准备的防空火力打中的。
就听一声震动，马英刚调整好位置，座机就被击中了。
愤怒的他稳住飞机后，立马按下了发射按钮。
6枚RS－132一次发射，不偏不倚的打到防空炮塔、机翼、驾驶舱和发动机仓上。
而中弹冒烟的马英亮踩着油门将自己和战机和数吨燃油与怒火一起砸在了1号机上！
“轰”！一声巨响。
巨大的爆炸以及喷溅出的巨大火球让所有在场的人都惊呆了。
勇气与意志力在这场火与血的空中战斗中取得了胜利！
巨大的火球鼓舞了所有在场的中方官兵，飞行员们开始开始协作用对付剩下的6号、5号机和2号机。其他杀红了眼睛的中方战机在使用完火箭弹后开始扑向开始四散的A－1攻击机群。
地面上的志愿军看到空中胜利烟火般得巨大火球，士气顿时大振！
看着战友用血和生命换来的空中均势，让他们在被轰炸了十几天后更加怒火中烧！
在师长的亲自命令下，45师防守部队开始了反冲锋。
喊着为“