事后才知道，—一六师师长汪洋所发现的云山正面的联合国军不是在撤退，而是南朝鲜第一师的部队正在与美军骑兵第一师八团进行换防。

换防之后，在中国军队发起攻击的瞬间，美骑兵第一师八团就位于最前沿了，这一点中国第三十九军的官兵并不知道，攻击开始以后，他们依然认为对方是南朝鲜第一师的部队。

心急如火的中国第三十九军的炮火准备，于11月1日下午16时40分开始了。

五颜六色的信号弹在黄昏的天色中腾空而起，各种火器发出的声音震荡着云山山谷。紧跟在炮火之后，志愿军步兵开始向云山发起了冲击。

在肃清云山外围的各小高地的战斗中，南朝鲜军队的防线很快就被突破。美第八骑兵团团长约翰逊上校看见退下来的南朝鲜士兵，后来这样描述：“他们是泥塑的部队，完全是一种精神恍馆的状态，对于我的吉普车、对于附近时而发生的枪声全不在意，全无表情，同我在巴丹见到的投降之前的美国兵一个样。”

中国军队的进攻很快逼近到美军的面前。根据美军的战史记载，中国的炮火十分猛烈，一检查弹道，发现是二战中曾在斯大林格勒出现的、让德军胆战心惊的82毫米的苏制“喀秋莎”火炮。这种武器的出现，意味着进攻的军队不是一般的军队，美第八骑兵团这时开始认识现实了。中国军队几乎看不出队形的攻击人流在各个方向上时隐时现，瞬间便冲到美军眼前了。三四七团的一个叫张生的中国士兵在部队受到机枪射手的阻击停止前进时，绕到这个机枪阵地的后面，他没有用枪，而是抱住美军的机枪手一起滚下了山崖——类似的情景在云山四周山岗上如墨的黑暗中到处发生，云山外围的一个个高地随之被突破，美军士兵们在他们听不明白的呐喊声中不断地死伤或争相逃命，美军的防御阵地被迅速压缩。

在肃清云山外围的战斗中，第三十九军三四八团二营的官兵创造了一项朝鲜战争中的纪录。他们沿着三滩川东岸向云山方向攻击，在一座公路桥上与美军士兵进行了白刃战之后，一班副班长李连华在炮弹爆炸的火光中发现前面不远处有四个房屋大小的物体。李连华在战前曾到这里侦察过，这里原是一片开阔地。他谨慎地向前摸过去才看清楚，这里居然有四架飞机！

原来这个开阔地成了美军的临时机场！守卫机场的美国士兵立即与中国士兵短兵相接了，在战斗中一班伤亡严重，仅仅剩下李连华和另外一名战士。这两名中国志愿军士兵固执地向飞机接近，在接近的过程中两个人虽都已负伤但始终没有倒下，直到把最后一个抵抗的美国人从一架飞机的座舱里拖出来。中国士兵们占领这个临时机场后，立即用人力企图把沉重的飞机推到隐蔽的地方藏起来，但是推不动，于是就用大量的玉米秸把四架飞机掩盖了起来。

后来得知，这是一架炮兵校射机和三架轻型飞机，是在日本的美军远东总部派来的，它们于这天下午从日本东京机场起飞，飞机上乘坐的是前来采访美军骑兵第一师的记者。记者们没有来得及采访什么就遇到了战斗，紧急起飞没有成功，原因是飞机被中国士兵包围了。中国志愿军士兵依靠他们手里的步枪和刺刀缴获了四架美军飞机。这是中国志愿军在朝鲜战争中惟一的一次缴获了美军的飞机。

天亮以后，被中国士兵藏在玉米秸下的四架飞机，被八架美军野马式战斗机发射的火箭击中烧毁。