1950年10月19日晚,即美軍占領平壤的同一天,吳信泉率部秘密渡過鴨綠江,向預定的作戰地區開進。11月1日10時,39軍接到第一個入朝作戰任務———攻殲云山之敵。
對云山守敵發起總攻前4小時,前沿偵察員突然發現,云山外圍敵坦克、汽車、步兵開始向后移動。吳信泉接到此敵情后,從凳子上一躍而起,走到作戰地圖前,用手往云山的位置一指:“想跑?沒那么容易!”下令提前發起總攻。乃后才發現,當時發現的云山正面的聯合國軍不是在撤退,而是南朝鮮部隊正在與美騎兵第1師8團換防,中國軍隊發起攻擊的瞬間,美騎兵第1師8團就位于最前沿了。
在肅清云山外圍的戰斗中,第39軍的官兵創造了一項朝鮮戰爭中的紀錄——依靠他們手里的步槍和刺刀繳獲了四架美軍飛機。這是中國志愿軍在朝鮮戰爭中唯一一次繳獲了美軍的飛機。
率先沖入城內的第39軍116師346團4連的軍事行動如同是在舞臺上演出,除了膽大包天,還將中國士兵的機智表現得淋漓盡致。據志愿軍第39軍史料記載,4連通過橋梁的時候甚至“還和美軍握了一下手”。與之交戰的美軍8團3營營部混亂起來后,4連戰士們成扇面隊形展開,營部周圍一片白刃戰的格斗聲。此一戰,美軍戰史詳細描繪道:
中國人胡亂開火,不斷向車里扔手榴彈、炸藥包,車被打著了。可指揮所周圍的有些分隊還在狐洞或隱蔽工事中呼呼大睡,顯然他們在等待撤退的命令。其中一個士兵以后回憶說,醒來時仗早已打響了……當我聽到遠方的軍號聲和馬蹄聲,我以為我還在夢鄉,敵人仿佛騰云駕霧般從天而降。