当39军在云山和美军遭遇的时分，十分戏剧新的一幕发生了。其时志愿军并不知道对面的部队即是美军，还以为是李承晚的南朝鲜军。而美军呢，也不知道和他们交手的即是中国人民志愿军，还以为是朝鲜人民军的部队。所以两方都可以说是在雾里看花，这一仗到底是怎样打的呢?
1950年11月1日下午4点40分，随着39军军长吴信泉的一声令下，志愿军提早建议总攻。一阵猛烈的炮火后，负责正面突击的志愿军116师的8个步兵团潮水般地向云山建议了冲击，并很快B近了美军阵地前。美军指挥官一查弹道才发现这是曾经在二战时期出如今斯大林格勒保卫战中的，曾让德军胆战心惊的82毫米苏制喀秋莎火炮。
喀秋莎的出现让美军赫然意识到，攻击的部队现已不是朝鲜人民军。美军第八骑兵团这才醒悟，中国戎行来了。只是几个小时39军就风卷残云般，将云山外围阵地上的美军和南朝鲜军打得乱七八糟。直到这时，志愿军指战员们这才惊异地发现他们的对手不是南朝鲜军，而是黄头发大鼻子蓝眼睛的美国鬼子。
此刻的39军军长吴信泉闻讯后，不由仰天大笑：“本想捞块肥肉吃，不想却啃上了硬骨头!怪不得火力那么强，原来是美军的王牌军。”军部参谋急忙将这一军请上报给了志愿军司令部。彭德怀听罢，从嘴里蹦出一句硬绷绷的话：“坚决消除美王牌军!”
39军军长立刻对三军发布命令：“发扬我军近战、夜战、刺刀见红的专长，首先从气势上压倒美军!”他还叮咛各师师长：“多动脑筋，先打乱敌军，然后各个消灭!”这一下指战员们嚷得更欢了，志愿军跑朝鲜来，打得即是美国鬼子!如今恰好对上号了。
米尔本久久凝视着几公里以外的志愿军阵地，乌青着脸命令：“任何救援第三营的尽力都将是徒劳无功的，我命令部队中止攻击撤出阵地。”美军别的部队撤出阵地后，美军第三营更是陷入了孤立无助的地步。战役继续到11月3日，美军第八骑兵团第三营悉数被消灭，营长、连长或死或被俘。作为一个建制单位，第三营现已不复存在。
11月6号，美军参谋部被迫吊销第三营建制番号。云山之战至此彻底完毕，中美戎行在战场上的首次比赛以志愿军的全部胜利而告终。在两天三夜的战役中，志愿军第39军重创美军陆军榜首骑兵师，毙、伤、俘美军和南朝鲜部队共两千余人，其间美军1800人。
云山战役是中国人民志愿军首次以劣势装备严重打击了美军的成功战例。是朝鲜战争中至关重要的一场战役。是我们中国军队与美军的初次交战，这一仗让美国及西方世界不得不重新认识中国军队，这是一个勇敢而危险的对手，同时这一仗也让中国军队树立了强大的自信心，也了解了美军火力的猛烈，对朝鲜战争有了更充分的认识和了解。
此战，是中美两军历史上的第一次交战，引起了世界军事界的普遍关注。日本的陆上自卫队干部学校更是将这个战例作为经典战例，收入《作战理论人门》一书，作为军官的基本教材。该书说：对中国军队来说，云山战役是与美军的初次交战，尽管对美军的战术特点和作战能力还不十分了解，“还是取得了圆满的成功”。其主要原因是“他们忠实地执行了MAO泽东的十大军事原则，对孤立分散的美军集中了绝对优势的兵力进行包围，并积极勇敢地实施了夜间白刃战”。志愿军首次以劣势装备歼灭现代化装备之美军1个团大部，第39军共毙伤俘美骑兵第1师第8团，南朝鲜军第1师第12团各一部共2046余人，其中美军1840余人，击落飞机3架，缴获飞机4架，击毁与缴获坦克28辆、汽车176辆、各种火炮119门及大批的抢支弹要，这是美军第1骑兵师历史上最为惨重的一次失败。
美军王牌军在朝鲜战场被中国人民志愿军部队击败的消息震惊了世界，在西方军界引起了强烈的反响。时任美国陆军参谋长的乔·柯林斯将军在回忆录中写道：“作为乔治·巴顿将军的部属，霍巴特·盖伊怀着沉痛的心请，咽下了一杯苦酒。”这杯苦酒使得美军上下如梦方醒，不得不重新认识中国军队这个“勇猛而危险”的对手。几十年后，一位参加过云山之战的美军军官在接受记者采访时，仍心有余悸;他说：“云山?我的上帝，那是一次中国式的葬礼!”
