美军进攻部队开始时进展顺利。西路美第8集团军在旬日内，连下北朝鲜首都平壤及安州、定州诸城，渡过东西走向、在鸭绿江南侧百余公里与鸭绿江平行的清川江，迫近鸭绿江南岸；东路美军在元山、利原等港口登陆成功后，按计划北进，前锋已占领鸭绿江上游重镇楚山。
中国方面，自朝鲜战争爆发、美军介入后，便向东北调兵遣将。30万中国军队的精锐之师云集中、朝界河鸭绿江北岸，待命出征。美军跨过三八线后，中国军队主力在志愿军旗号下，乘黑夜分期分批偷渡鸭绿江，向南运动。到10月底，已过江的中国军队计为两个兵团共6个军18个师约20余万人，由彭德怀将军指挥。在朝鲜人民军配合下，中国军队隐蔽集结于两支敌军之间、位于太白山脉北段的茫茫林海中，严密封锁消息，静待并设法制造美军薄弱环节，准备出击。4万北朝鲜游击队也分散成无数支小部队，渗入敌军战线后方，策应主力反攻。
10月25日夜半，西路美第8集团军前锋渡过清川江不久，中国军队集中主力5个军16个师，由潜伏已久的隐密阵地突然出击，分头扑向已然分散的各路敌军。部署在右翼、战斗力最弱的南朝鲜第2军首当其冲，惨遭中国军队打击后，率先向南溃退。与其相邻的美军各部队因侧翼暴露，在中国军队的压力下，也收缩兵力，赶紧回撤到清川江南岸，以防不测。出人意料的是，初战告捷的中国军队并末尾随美军第8集团军溃兵穷追，而是突然从各战斗点与敌军脱离接触，退回太白山崇山峻岭中，消失得无影无踪。在志愿军战史上，这10余天短暂战斗被称作云山战役。云山战役是即将开始的清川江战役的序幕。