短短一个月之内，美军与韩军已经成功歼灭了北朝鲜境内绝大部分地区的人民军，正成四路单独纵队（因地形限制无法互相支援）向鸭绿江畔的北部边境挺进。然而抵抗逐渐变得顽强起来，战场指挥官报告在北朝鲜守军中发现了中国士兵。但10月15日杜鲁门与麦克阿瑟在威克岛碰面时，这位美国将军对这些报道予以驳斥，拒不承认存在中国出兵干预的危险。然而，麦克阿瑟错了。联合国军正一步步走向灾难。截至11月底，超过30万中国“志愿军”分成六个兵团（每个兵团兵力相当于一个军）已经进入北朝鲜，对美、韩军队形成压倒性优势。朝鲜战争的第三阶段就此拉开帷幕。
麦克阿瑟见对方人数众多，下令部队从鸭绿江撤退，总撤退随后展开。身后北朝鲜军穷追不舍，加上北朝鲜严冬降临，温度降至零下40度以下，联合国军苦不堪言。即便如此，撤退仍在有序进行。第10军从日本海沿岸的元山和兴南退至釜山。海军陆战队在长津水库突破重围，撤至兴南，书写了朝鲜战争中最为英勇和充满戏剧色彩的一幕。
截至12月底，联合国军已经退至三八线附近。马修·B·李奇微中将飞抵战场，接替指挥（沃克中将因乘坐的吉普车与一辆韩国军用卡车相撞，不幸丧生），成功建立起一条防线。但即使是这条防线联合国军也无法守住。1951年1月4日，中国军队从联合国军手中夺回了汉城。
即便如此，李奇微还是成功重新建立起防线，在三八线以南大约40英里处阻挡住中朝军队的前进步伐。中朝兵力此时已经增加至40万人。杜鲁门及其军事幕僚现在必须决定下一步究竟该如何行动。到底是接受基本陷入僵持的战局，努力通过谈判解决争端；还是为了赢得战争、统一朝鲜而让战争升级，甚至不惜与中、苏两国大动干戈。总统与参谋长联席会议经过一番商议，决定选择前者。麦克阿瑟对此强烈反对。他极力主张对中国实行封锁和空中打击，并利用蒋介石在朝鲜的军队反攻中国大陆。然而，令麦克阿瑟大感惊愕的是自己的意见竟然遭到了顶头上司的否决。
在李奇微的巧妙指挥下，联合国军向三八线发动一系列攻势，夺回汉城并试图建立起一条稳固的防线，朝鲜战争进入第四阶段，即谈判阶段。这一阶段将持续两年之久。然而，就在杜鲁门开始寻求途径谈判讲和之际，战争仍然在继续。主战的麦克阿瑟对此大为不满。他在公开和私下言论中开始越来越明显地表露自己独特的外交与政治观点。杜鲁门曾下令凡与政策有关的公开声明，未经总统本人审批，一律禁止发表。麦克阿瑟最终违反禁令，致函众议院议长、来自马萨诸塞州的共和党人约瑟夫·马丁（Joseph Martin）。他在信中不仅主张动用国民党军队，还指出在朝鲜采取有限战争的政策有误。马丁在众议院宣读了来信。杜鲁门作出回应，于1951年4月11日撤去麦克阿瑟职务，任命李奇微接任美国和联合国军司令。
