从美海军航母上起飞的轰炸机编队，一批接一批地飞抵砥平里上空，将成吨成吨的炸弹和凝固汽油弹倾泻在志愿军阵地上。（图片来源：公有领域）
从美海军航母上起飞的轰炸机编队，一批接一批地飞抵砥平里上空，将成吨成吨的炸弹和凝固汽油弹倾泻在志愿军阵地上，把志愿军阵地炸成一片火海，攻占G连阵地的一千多名志愿军士兵也在猛烈的爆炸声中化为灰烬。志愿军的攻势被遏制了，朝鲜的白天，是美国空军的天下。
天亮以后，美空军给驻守砥平里的美23团运来大批补给和弹药，同时将200多名伤兵用直升机运至后方。美航母舰队的舰载机介入战场以后，攻击任务主要由美航空兵和砥平里附近的美军炮兵部队进行。在天黑以前，志愿军是不敢展开大规模攻击的。
邓华指挥部对39军军长吴信泉连续两个晚上没有拿下砥平里极为不满，15日上午发来电令，要求部队加紧准备，最迟一定要在16日晚上拿下砥平里。
军长吴信泉心里叫苦不迭，参与直接攻打砥平里的志愿军三个师共只有三个炮兵营，加起来才36门炮，而且只剩三百多发炮弹，原本配合攻击砥平里的炮兵第四十二团，因为马匹受惊暴露了目标，遭到美军飞机轰炸全部被毁，这就意味着火力本来就弱的志愿军失去了炮兵支援，只能靠手中的轻武器作战了。
“没有炮兵协同，这仗怎么能打？”谭友林副军长愤愤地对吴信泉说。
吴信泉默默抽着烟没有开口。这时从砥平里南方不断传来的爆炸声令他焦急万分，他知道守卫马山的115师也已经陷入灭顶之灾，正在经受美军重炮、坦克和飞机的反复轰炸，这位中共“王牌军”军长心里十分清楚，以志愿军步兵的轻武器与美军强大火力对抗下去，其后果只能是全军覆没。
吴信泉下了决心，喊来作战参谋：“给”邓指“发报，讲明砥平里的情况，这仗不能再打下去了……”
然而吴的建议并没有得到“邓指”同意，鉴于39军死伤惨重，已实际上失去战斗能力，15日中午，邓华指挥部发来电报，参加砥平里战役的志愿军部队，归40军指挥，由40军119师师长徐国夫负责组建“前指”，同时指派40军军长温玉成立即赶赴砥平里指挥战斗。
美23团在砥平里遭到十倍以上中国军队的攻击，14日，李奇微将军命令美骑兵1师第5团北上增援砥平里。15日上午，美第5骑兵团出发，这支由3个步兵营、2个炮兵营、2个坦克连、一个工兵连以及28辆补给卡车和19辆救护车组成的增援部队，上路不久即受到中国军队的阻击。
中国军队占领了山边公路两侧，居高临下射击，虽然火力猛烈，但效果甚微，美骑兵5团在美军飞机的支援下向公路两侧的高地进攻，拿下了一个又一个高地，几百名中国士兵被打死，然而美骑兵5团团长柯罗姆贝茨上校发现：“伤亡巨大的中国军队好像越打越多，中国士兵的忍耐力和对死亡的承受力令人吃惊。”
由于志愿军的顽强阻击，美军进展十分缓慢，整整一个上午，美第5骑兵团如蜗牛一般地前进。如果美第5骑兵团不在太阳落山之前到达砥平里，砥平里的美23团和美第5骑兵团都将陷入危险境地。柯罗姆奇泽上校下了决心：放下那些载满物资的卡车以及仍然在山岭两侧与中国军队作战的步兵，只率领坦克连，凭借着厚厚的装甲直冲砥平里。
下午3时，坦克突击纵队组建完毕：一共23辆坦克，160名步兵，由柯罗姆贝茨上校亲自率领，45分钟以后，这支孤注一掷的坦克突击纵队开始前进了，美军的轰炸机沿着坦克纵队前进道路上的所有高地实施了猛烈的轰炸，公路两侧两个营的美军则全力向中国阻击阵地发动钳制火力的进攻，联络飞机在头顶来回盘旋，担任引导炮兵射击和报告前方敌情的任务。为了防御志愿军的伏击，坦克突击纵队以每辆坦克的间隔50米，总长度为1.5公里的战斗队形迅速朝前推进。
坦克纵队在通过一个叫曲水里的小村庄（位于砥平里以南6公里）时，遭到中国士兵的猛烈阻击，阻击美骑兵一师五团的是在注岩里被美军炮火击溃的志愿军第39军116师的残部。中国士兵从村庄两侧的高地上向坦克分队进行射击，成束的手榴弹在坦克上爆炸，但对厚装甲的坦克毫无作用，最后，中国士兵在军官的命令下抱着炸药包，躺在坦克行进的道路上引爆炸药。坦克纵队的数辆坦克被炸毁，搭乘坦克的L连160名士兵也只剩下了60人。几辆被炸断履带停泊在路旁的坦克请求支援时，被柯罗姆贝茨上校拒绝了，他吼道：“不能停下！停下来就全完了！”他命令余下的坦克不要理会，继续前进，迅速冲过志愿军把守的曲水里村庄。
在距离砥平里西南约两公里的地方，坦克纵队穿过了由115师343团占据的一段险要的路段：这是一段位于望美山的右侧，于山腰凿开的极其狭窄的豁口，全长140米，两侧的悬崖断壁高达15米，路宽仅能勉强通过一辆坦克。当时志愿军343团团长王扶之发现远处大路上烟尘滚滚，还以为是自己的增援部队，因为曲水里有116师打援，美军过不来。等到发现是美军坦克时，已经来不及了，顷刻间，美骑兵5团的十余辆坦克隆隆而至，343团团长王扶之慌忙派出团部警卫连进行阻击，在悬崖上面的中国士兵把成束的手榴弹和数个捆在一起的炸药包扔了下来，又有30多名在坦克炮塔上的美军士兵在交战中阵亡，但志愿军343团并没能阻挡坦克的前进，柯罗姆奇泽上校率领的坦克突击纵队，迅速穿过了隘口。
经过1小时15分钟，美骑兵5团的坦克突击纵队成功地突破了志愿军的6公里防线，于下午17时到达砥平里。虽然这支增援部队只剩下十几辆坦克和23名步兵（其中还包括13名伤员），但却给了砥平里的联合国军带来了极大的鼓舞，战壕中的美军士兵看到骑兵5团的坦克出现在战场时，禁不住欢呼起来。
一位参加砥平里战斗的美军老兵回忆：“当骑兵5团的坦克出现在中国军队背后时，不可思议的一幕发生了，还在作战的中国士兵突然惊慌失措起来，他们一个个从散兵坑里爬了出来，扔下武器向四处逃散，我从来没有看到过这种景象，防御阵地四周的山丘上都是逃跑的中国士兵，密密麻麻，漫山遍野！此时飞机追着俯冲轰炸、坦克猛轰、防空高射机枪在怒吼，步兵用各种自动武器向逃跑的中国士兵开火射击！真是难以相信的一天！我们就这么解围了。”
15日傍晚，40军军长温玉成奉邓华副司令的命令抵达砥平里战场时，志愿军的战线已经崩溃，温玉成军长登上砥平里的北面207高地，拿望远镜俯瞰整个战场，也被眼前的景象所震憾：在美军阵地前面，志愿军士兵的尸体堆积如山，尤其是砥平里南侧望美山的整个山坡，像一个巨大的露天坟场，全部被尸体覆盖，场面血腥，惨不忍睹。
面对如此场景，温玉成军长不得不打电报给邓华副司令，明确地表示，这是一场打不赢的战役，必须立即撤出战场。
战场的败局已无可挽回，当日黄昏，邓集团指挥部终于做出撤离砥平里的决定。
15日夜，天空开始下起了大雪，守候在砥平里环形阵地中的美军士兵和法军士兵还在紧张地等待着中国军队的再次攻击。
漆黑的阵地前沿此时出现了数百支中国士兵的火把，闪烁的火苗犹如死亡士兵的幽灵，时隐时现、吵吵嚷嚷地在美军阵地四周晃动了整整一夜。
这天夜里，中国士兵没有发动进攻，而是在尸体堆里翻找尚未死去的同伴和抬走部分阵亡者的遗体，由于大部分中国士兵尸体来不及搬走，很快就被大雪掩埋了。
天亮以后，美军士兵惊愕地发现，战场上的中国士兵一个个都不见了，阵地周围的尸体也全都消失了，呈现在眼前的是一片寂静的山岗和白茫茫的雪原，仿佛什么也没有发生过一样……
砥平里战役，以志愿军的血腥惨败而告终。
据美军资料记载，参与砥平里战役的志愿军共有5个主力师，5万余人，其中115师、负责打援，直接攻击砥平里的是116、117、119、126四个师。
战斗结果：116师还未赶到砥平里战场就被美空军的炮火消灭，其他3个师在连续强攻2昼夜之后反被打得支离破碎，死亡人数超过了2万，最后不得不自行退出战场。而驻守砥平里的美23团仅伤亡200余百人。中国军队仅遗弃在美23团阵地上的尸体就有一万多具，另外还有一百多名中国士兵因为难忍饥饿而向美军投降。
志愿军359团3营的官兵在砥平里战役中几乎全部战死，该营营长牛振厚在撤退时哭着喊着，死也不肯离开遍布他手下士兵尸体的阵地，最后被硬抬下来。
志愿军357团团长孟灼华在向上级汇报士兵伤亡的情况时，因痛苦万分而泣不成声。
这些在国共内战时期久经战火锤炼的战场老兵，也是第一次经历如此惨烈的战斗，在美军雷霆万钧的炮火下，他们的意志和精神全都崩溃了。
中国人民志愿军第40军119师是林彪“四野”属下韩先楚的“三纵”，号称“旋风部队”，在国内战场所向披靡，从东北的黑龙江一直打到海南岛，没想到在砥平里仅一个晚上，这股“旋风”就被美军的一个团打得丧失了战斗力。
中国人民志愿军第42军126师原是林彪“四野”属下的5纵，该师在辽沈、平津战役中，战功卓著。朝鲜战争爆发时，126师作为志愿军首批入朝参战部队之一于10月19日夜跨过鸭绿江。第一次战役中，该师在东线黄草岭、赴战岭地区奉命阻击联合国军的进攻，荣获了“黄草岭守备英雄连”及“烟台峰守备英雄连”称号。砥平里战役以后，该师已不成编制，不得不“回国休整”。
在砥平里战役中死伤最为惨烈的是中国人民志愿军第39军——这支“四野”的“攻坚尖刀”，在国共内战中更是屡建奇功。在林彪将军的指挥下，39军从东北雪原的长白山一直打到西南边陲的镇南关。
朝鲜战争爆发后，39军成为第一批出征朝鲜的部队。1950年10月25日，志愿军发动的云山突袭战中，39军一举击溃美骑兵1师5团，并全歼美骑兵5团第3营，还缴获了4架飞机，震动了美国朝野。39军因此成为朝鲜战争中唯一一支整建制消灭美军部队的中国军队，美第5骑兵团3营也因此被美陆军部取消了番号。
在志愿军发动的“第三次战役”中，39军更是一马当先，率先进入汉城，也成为中共历史上唯一一支开进敌国首都的军队。然而令人没有料到，这支所向无敌的军队，在砥平里不足1.5平方公里的战场上，被美步兵23团打得尸横遍野，开战前拥有3万多名士兵的39军，两天以后，人数已不足1万人。
16日凌晨，围攻砥平里的志愿军39军残兵败将，用马匹驮载着尸体，搀扶着伤兵、在漫天大雪中，凄惨不堪地朝三八线退去，同一个月前这支雄壮威武的部队开进汉城时不可一世的情形相比，简直是天壤之别。由于仓皇撤离，大部分牺牲的中国士兵尸体被遗弃在战场上，被大雪掩埋。
这场死伤惨烈的战斗，让39军军长吴信泉内心痛疚不已，风雪中，这位身经百战的中共将领骑在马上，不断地回望砥平里，泪水盈满了眼眶。此时，他想起了在汉城第8集团军司令官邸的墙壁上，李奇微将军留下的一张纸条，上面写着：“第8集团军司令官谨向中国军队总司令官致意！”
现在他终于明白“致意”的含义了。
40年后的某一天，一位年届8旬，在中共某“干休所”颐养天年的老人从电视新闻中看到一则消息：韩国建筑工人在砥平里一带施工中，挖掘出十九具士兵尸骨，据辨认，这些死者生前系中国人民志愿军某部战士，遗骸四周的泥土里还散埋着中国士兵用过的遗物，除了子弹、手榴弹以外，还有水壶、饭盒、牙刷、胶鞋、皮夹子等私人物品……根据停战协议条款，这些尸骨和遗物将交还三八线以北中朝一方安葬。
这则新闻使得这位年逾古稀的老人顿时激动起来，只见他胸口起伏、嘴唇颤抖，浑身不停地哆嗦着，泪水和鼻涕沾满了衣襟。
原来，这位老人就是这段惨痛历史的见证人——志愿军第39军军长吴信泉，40年过去了，砥平里战场的惨烈情景，依然是他一生中挥之不去的噩梦。
“砥平里志愿军烈士遗骸”是原志愿军第39军军长吴信泉临终前看到的最后一则新闻，几天以后，这位老人在病榻上咽下了最后一口气——
砥平里战役是整个朝鲜战争的转折点，中国军队令全世界恐惧的“人海战争”，被美军的一个团——步兵23团在砥平里击得粉碎，彭德怀发动的“第四次战役”从此烟消云散。在这场战役中，志愿军除了丢下3万多具士兵尸体以外，连大田、安东的影子都没有见到。
砥平里战役，使得中国军队极其低下的攻坚能力暴露无遗。这场战役后，联合国军从战略退却开始转入了战略进攻。
“中国人民志愿军”从此以后再也没有在朝鲜战场上包围过美军的任何一支部队。
1952年5月，李奇微将军在美国众议院的一次听证会上作证：“我要简短的提一下弗里曼上校指挥的美国陆军第23团和配属的法国营的部队，虽然他们在远离主力战线的前方被数量众多的中国军队包围，在接近零度的严寒天气下，他们击退了敌军的反复进攻，最后成功地坚持到了援军的到来。我想说，这些美国军人和他们的法国战友，在作战中的杰出表现，证明了他们是两国有史以来最好的作战部队。”
