经过上甘岭战役第二阶段的作战，志愿军以坑道为依托，不断与联合国军作战，大量消耗了对方的力量，反击的时机逐渐趋于成熟。
在大反击就要开始的日子里，整个上甘岭前线都活跃起来了，战士们怀着无比兴奋的心情期待着这一时刻的到来。
全体指战员都明白：这次反击的胜利，将意味着被对方称为金化攻势的彻底破产。
炮兵师副师长唐万成正在思索着战斗中可能出现的各种复杂情况，第十五军军长秦基伟突然打来电话，对炮兵作战提出很多具体的指示。
按照首长的意图，唐万成把各个炮群的火炮部署位置又向前推进了一步，这样就可以更精确地打击对方。然后唐万成又到一个炮兵营地上和士兵谈话，鼓舞士气。
美军占领597.9高地表面阵地后，随即调来了工兵营和南朝鲜军的劳工营，日夜不停抢修工事，共修筑了70多个永备火力点，部署了14门无后坐力炮和65挺重机枪，构成了完整的火力配系。
南朝鲜军第二师接防后，在一般情况下最多容纳两个连的高地上部署了整整4个连，还在高地南侧的反斜面部署了两个连，作为浅纵深的反击力量。
这样的防御无论兵力还是火力，绝对是绰绰有余了。
10月30日中午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4个多小时，日落时分才沉寂下来，南朝鲜军唯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5分钟的炮火急袭，接着开始炮火延伸。
南朝鲜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，南朝鲜军刚好被打了个正着，经过这么几次真假延伸射击，防守高地的南朝鲜军已经伤亡过半了。南朝鲜军将领说：中国志愿军真是太狡猾了！
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。它体现了志愿军的炮兵经过连日的战火考验，终于逐步成熟，志愿军对炮火的运用走向合理精熟。
此时，志愿军与美军在火炮数量上的对比从战役初期的1比10缩小到1比4，志愿军在炮火的组织指挥上更是有了长足的进步。其主要表现如下：第一、将所有火炮按射程远近分为5个炮群，采取二线分散配置，由军炮兵指挥所统一指挥。
第二、制定了统一的阵地分区代号，以便迅速精确进行射击。
第三、坑道与炮兵指挥所直接建立联络，使坑道部队可以随时召唤炮火支援，并为炮火校正目标偏差。
同时，还根据各型火炮性能的不同情况，赋予其不同的使命：榴弹炮、加农炮负责压制敌炮火，摧毁敌工事，打击敌二梯队；火箭炮采取面积射击主要杀伤敌纵深炮火和有生力量；迫击炮机动使用，主要拦截敌集团冲锋，射击其他火炮难以打击的死角。
十五军的步炮协同日渐完善，美军在上甘岭伤亡的70%是被志愿军炮火杀伤，这就是炮兵在战役中发挥的巨大作用。
10月30日22时25分，四十五师和二十九师出动11个连，其中坑道部队3个连，发动了决定性反击。
战斗异常激烈残酷，一个排往往一次冲锋就所剩无几，但部队仍一个连接一个连前赴后继，冲锋一浪接一浪，一路猛攻。
一三四团六连攻下9号阵地后只剩下4人，随即就被南朝鲜军夺去，后面的七连紧接着再攻，没有半点踌躇犹豫。
配属八连的六连二排在向主峰3号阵地攻击中，尖刀班只剩下班长吕慕祥，他已5处负伤，仍向主地堡爬去，爬到地堡边却因手臂负伤扔不动手雷，他拼了最后一口气，扑上地堡，拉响了手雷！
由于巨大的伤亡，战斗中干部倒下，战士就一级一级往上补，先任命战后再补批。
正如在战前作战会议上所强调的，要有巨大伤亡的准备，每个战士不仅要准备当班长、排长，还要准备当连长、营长。
果然，就有参军3个月的新战士10多天后就当上连长，因为比他资历老的战士都牺牲了，自然非他莫属。
经4个多小时的激战，10月31日凌晨2时许，一三四团七连终于击退了南朝鲜军的反扑，守住了主峰3号阵地。
至此，反击告一段落。
尽管没有恢复所有阵地，但主峰和1号、7号、8号、9号等主要的阵地都已夺回。南朝鲜军担任守备的4个连，全部被歼灭。
10月31日天刚亮，韩二师三十一团和埃塞俄比亚营就联合发起攻击，反击部队顽强防御，又是整整7个小时的恶战。
在这次战斗中，南朝鲜军三十一团几乎损失殆尽，完全失去了战斗力，直到战争结束再也没能恢复元气。埃塞俄比亚营也付出了极大代价，伤亡过半，597.9高地主峰依然在我十五军手中。
星夜赶来督战的美军第九军军长詹姆斯少将见到部队的伤亡如此惨重，只得下令停止进攻。
至此，反击部队历经9个半小时的激烈战斗，终于巩固了597.9高地主峰。
在这9个半小时的战斗中，十五军创造了在上甘岭战役中弹药日消耗量的最高记录：子弹30余万发，手榴弹和手雷3万余枚，爆破筒260根，炮弹2.1万发。
到31日夜，除1个班的阵地外，597.9高地全部为志愿军收复。
以10月30日夜开始的决定性大反击为标志，战役进入了恢复巩固阵地的第三阶段。
志愿军在艰难关头，开始了上甘岭战役的反击之战