10月25日上午，韩国第6师的一个营从位于交叉路口的小村庄温井向西北方向运动，这是计划向40英里外鸭绿江边的碧潼推进的第一个行动。早上的行动开始时十分顺利，该营在几小时里向前推进了大约8英里，接着就遭遇到了敌军火力。
韩国士兵放心大胆地跳下卡车，呈扇形展开，以赶走他们的指挥官所想象的一小股北朝鲜阻滞部队。但是大祸临头了：对手是大批中国人，他们在后来的交火中把韩国的这个营打得溃不成军。在几分钟的时间里，该营就伤亡惨重，750人中有350人被击毙、击伤或被俘。
韩国另一个营急急忙忙地沿同一条道路向前推进。它虽然没有赶走中国人，但却抓了两个俘虏。其中一人说，中国军队从10月17日起就在山中待机，伏击向前推进的韩国军队。
次日清晨，中国人沿公路直捣温井，驱逐和击溃了韩国守军的残部。当韩国军队的另一个团赶来救援时，也与人数密集的中国人遭遇，并损失了该团所有的车辆和三个炮兵连。
10月28日，韩国军队在该地区又投入了一个团。该团在球场洞附近遇到了中国人设置的路障，在美国空军的近距离支援下才得以逃脱。然而，当夜幕降临、空中掩护终止时，中国人又击毙或俘虏了几个没有逃到山里去的韩国士兵。该团3 552名官兵中，仅875人逃了出来。到10月29日，韩国军队的推进已告停止，整个韩国军团被迫后撤40英里至清川江。
在西线的清川以北至云山地区，韩国第1师在10月25日也遇到了中国人。当天早晨，这些韩国军队平安无事地前进了几英里，然后遇到了路障，并遭到迫击炮的猛烈袭击。韩军坦克猛烈开火冲破了路障。当天下午还抓住了一个俘虏。这个人穿着北朝鲜军装，但一经审讯就发现了他的真实身份：沈重三，30岁，中国共产党军队的二等兵。他讲了如下情况：
沈所在的部队有大约2 000人，10月19日离开边界以北18英里的“满洲”汤山，乘火车抵达鸭绿江边的安东。他们分发了北朝鲜军装，并奉命在被俘时保持沉默，会说朝鲜语的例外。然后他们通过一座新近架设的木桥越过鸭绿江，并进入山区。军官告诉他们，美国在朝鲜有10万人，中国要派“60万人去打败美国”。
乍一看，沈所在的部队似乎并不是一个危险的对手。除了机关枪和轻迫击炮，他们没有其他更加重型的武器；其中300人没有装备任何武器；部队的训练很差；沈还说，由于联合国军的空袭以及中共军队携带的老掉牙的武器很多不堪使用，因此部队的士气低落。
沈对中国兵力情况所做的一些估计却令人不安。他说，云山周围的山里有1万中共军队，另外有1万军队正在向东部的熙川运动。
第二天，即10月26日，更多的中国俘虏被押到平壤进行审讯。他们的国籍是毫无疑问的了。正如一份审讯报告所说，他们“长得像中国人，说中国话，而且既不懂朝语也不懂日语”。报告很快传遍了整个战线。一个接一个的部队都报告说，他们与被证实是中国人的部队遭遇，其最大的兵力为师一级。第8集团军的情报官员把这些报告收集后上报东京，并告诫说，一个新的对手已确凿无疑地参战了。东京对此全然不信。
麦克阿瑟的司令部轻率地否认了这些报告，因为关于中国人存在的情报是来自对战俘的审讯，因此它“没有得到证实，而且也不能被接受”。第二天，又俘获了更多的中国人，但查尔斯·威洛比将军在他的一份补充分析中，仍然说中国人的干预是“潜在的”，并非现实。就算中国人已在朝鲜，也不必大惊小怪。他写道：
应该认识到，大部分中共军队都没有与一个主要的军事强国进行实战的重要经验。此外，他们的训练也像原来的北朝鲜军队一样，由于缺乏统一装备以及弹药供应无保障而大受阻碍。
威洛比的结论是：
从战术的观点来看，由于节节胜利的美军师全面投入战斗，因此，进行干预的黄金时机很显然早已过去。如果真有此计划，很难相信会把它推迟至北朝鲜军队的残部气数已尽的时候。
中国人介入的迹象增多
在以后的几天里，中国人介入的迹象日益增多，其数量之多，以致不能够再等闲视之。麦克阿瑟对此发表了一篇声明，大意是中国人夺走了他那唾手可得的胜利，这种做法不光明正大。他指责“共产党人”派遣“别国的共产党军队”越过鸭绿江，并且在“满洲”边界以北“拥有特权的庇护所”集结了可能的增援部队（麦克阿瑟看来的确按捺不住挖苦那些华盛顿官员，他们命令他必须把战争保持在中国以外进行）。他接着说：
虽然最初与我们交手的北朝鲜军队已被摧毁或失去了战斗力……但我们现在又面对着一支新的斗志旺盛的军队，它可能有大量的外国后备力量和充足的补给作为后盾，这些对敌人来说近在咫尺，唾手可得，但却在我们目前军事行动的范围之外。
10月29日，韩国军队的一整个军团在战场上被彻底打垮，其对手是中共野战军的三个整军。此时此刻，威洛比所承认的仅仅是：
看来有可能是为数不详的中国人加入了……北朝鲜部队，以协助边境地区的防卫。然而，由于只抓住了几个俘虏，以及说法上自相矛盾，因而此时此刻还不能做出进一步的结论。还没有迹象表明中国共产党的军队已在进行公开干预。
10月31日，威洛比开始出尔反尔。他在《每日情报综述》的一长段“评论”中，引用了他精心挑选的、他以前对中国人介入报告所做的一系列早期警告（不妨在此提一句：当时他并不看重这些报告，认为它们不甚可靠或无法证实），并且还说目前的报告“大概是言过其实了”。无论如何，这是他第一次说“必须更为相信”中国人已经到达朝鲜的报告。
在前线，中国共产党的军队随心所欲地切断韩国军队和美军的补给线，他们从后方发起突然进攻，切断一个又一个部队之间的联系。多亏10架C-119飞机进行紧急空投补给，才挽救了韩国第1师，并使两个坦克连免遭覆灭。当韩国军队试图进行反击时，他们发现中国人已经掘壕据守，巧妙隐蔽，难以发现。
有好几天，沃尔顿·沃克将军也和东京一样，对中国人的介入表示怀疑。第一批被俘的中国人是步兵，不可能知道高层的战略计划，但韩国第1师师长白善烨少将却深信不疑。他曾在“满洲”与日本陆军一道作战，对中国人的情况了如指掌。他看了战场上他的部队阵地前面的死尸后说，他们“都是中国人”。他对第1军的指挥官弗兰克·米尔本少将说，有“很多很多中国人”，至少有一个1万人的师。到10月28日，沃克感到事情不妙，他把在平壤作为预备队的第1骑兵师调来投入战斗。
乍一看，抓到的俘虏似乎是一群缺乏训练的乌合之众。所有的人都没有任何正式标记，虽然其中几人用墨水在他们的军上衣里面写了自己的名字和部队番号。他们的常服里絮着厚厚的棉花，通常是深黄色，与朝鲜荒山秃岭的地貌颇为协调。军官服装的不同之处仅仅是在裤线、上衣左面、领口周围和袖口有红色滚边。棉军装在干燥天气中十分暖和，但浸水后无法使之干燥。在棉装里面，中国人穿的是夏季军装和他们碰巧有的任何衣服。布鞋没有鞋带，鞋底是橡胶做的。
大部分步兵装备着日制步枪，显然是二战结束时在“满洲”缴获的。然而迫击炮和轻机枪却是美国造，是从中国国民党人那里缴获的战利品。至少70%的俘虏都是从一个师，即124师俘获的，他们都说他们曾经为蒋介石打过仗。由于山地关系，中共军队没有装备大炮。
这个新对手能征善战，致使到11月1日，美国人和韩国人在整个东部战线都处于守势。中国人的主要攻击对象是守卫从鸭绿江通向南部的三条道路的韩国部队。第5骑兵团的一个营长小约翰·米利金少校看见了中国人在一支士气低落的韩国军队中穿插的情形，他后来评论说：“当中国军队沿着通往韩国部队的山脊蜂拥前进时，整个山坡好像都活动起来了。”
难民们带来的消息说，大批中国军队正在南下，这使遭到痛击的韩国士兵愈益惊恐。第5骑兵团团长哈罗德·约翰逊上校力图建立一个防御阵地，这时他看见了正在后撤的韩国第2军。“他们是走在路上的一大群木然的士兵——不理会过往的车辆，不理会他们周围的所有事物。他们是一支彻底溃败的乌合之众。……”约翰逊想起了菲律宾，二战初期他曾在那里服役。他觉得丧魂落魄的南朝鲜人其表现和表情，恰似美国人在巴丹投降前夕他所看到的情形。
令人奇怪的是，在左翼，联合国军仍在急速推进，其对手仍然是北朝鲜人民军，没有发现中国人。
11月1日中午，第24步兵师的一个营抵达了鸭绿江以南18空里处的全谷洞郊区。该营准备了纵深防御，并且在下午3时与估计500名由7辆坦克支援的敌军步兵进行了战斗。激战持续了半个小时。北朝鲜人民军损失了所有的坦克，2辆美国坦克受了轻伤，100名北朝鲜人被击毙。美军的指挥官是查尔斯·史密斯中校，他就是那位大约在4个月前，指挥史密斯特遣部队在乌山进行了美国第一次战斗的军官。在全谷洞，第8集团军停止了前进——这是朝鲜战争期间第8集团军的部队在最北部进行的战斗（几天前对鸭绿江的渗透是韩国军队所为，唯一在场的美国人是一名军事顾问）。
但是，沃尔顿·沃克将军认识到，他部队的前进已经超越了安全界限。韩国第2军在云山周围地区瓦解了，使美国第1军的右（东）翼完全失去保护。沃克开始把第24师撤往南部，以防止整个第8集团军陷入困境。
沃克在研究作战地图时发现，中国人的意图看来十分明确。中国人要夺取云山，然后以此向西出击，直至黄海之滨，把朝鲜西北部的所有联合国军队拦腰切断。中国人在“满洲”有好几十万预备队，一旦联合国部队被孤立便可蜂拥越过边境。中国人似乎准备进行麦克阿瑟在仁川所设想的传统的“锤子和铁砧”作战行动：南进的中国人将阻止联合国军逃跑；与此同时，新的大军将从北部呼啸而来，狠揍联合国军。
坠入中国人的陷阱
中国人开始向云山运动时，在从鸭绿江向南伸延的山林中放了几十处大火，然后以漫天的烟云作掩护向前线推进，避免被空中侦察发现。11月1日，平民和其他观察人员报告说，成千上万的士兵在云山西南方成纵队行进，据说其任务是封锁该城南面的道路。中国人坚韧不拔地前进。11月1日下午，第1骑兵师师长霍巴特·盖伊少将与该师的炮兵指挥官查尔斯·帕尔默准将坐在一个指挥所里收听无线电台的讲话，他们听到一架侦察机的驾驶员说：“这是我所看见的最奇怪的情形，有两列长长的敌军步兵纵队正沿着小路向东南方向前进。……我们的炮弹径直落在他们的队伍里，但他们仍在不停地前进。”夜幕降临时，中国人已经包围了云山，并从南、北、西三个方面包围了第8骑兵团。中国人唯一没有控制的地区是东面韩国第15团的阵地。
下午4时左右，大批中国人在云山北部运动，这次还带着前所未见的武器——装在卡车上的四管同时发射的82毫米火箭筒。中国人开始进攻时，特大号的铜军号吹出令人心烦意乱的可怕声音，哨子声尖厉刺耳。那些蜷缩在狭长战壕里和躲在树后的神经紧张的美国大兵听不出任何名堂，这显然是在给中国部队发出信号。远东部队中的任何人，不管是将军还是列兵，都再也不能否认中国人大规模介入的事实了。夜幕降临时，中国人加强了攻势。到午夜时分，韩国第15团彻底覆灭，其大部分士兵被击毙或被俘虏。
美军第8骑兵团第3营接着又成为中国人的牺牲品。11月2日清晨，当中共军队切断它在云山东南面的退路时，该营陷入重围。该团的另外两个营——第1营和第2营——竭尽全力突破路障，尽管损失惨重。然而第3营却没有这样的运气。
