11月27日傍晚，志愿军10万大军已经隐藏在朝鲜北部广袤的山地和丛林当中了。20军位于长津湖西侧；二十七军位于长津湖北部和东北部；两军分别以陆战1师两个团、和第7师的31团级战斗队为主攻目标。后对下碣隅里进行围攻。继而，在从下碣隅里至兴南的一条被称为“长隘路”的通道上，展开围追堵截。

11月27日夜，西北风卷着棉球般的雪花，吹得人睁不开眼。美陆战第1师和美步兵第7师，当时正沿着一个山间的小路行进。整个队形呈柱状，延伸达50公里。一个美国的随军记者后来说“总觉着有人在盯着我们”。这句话没有说错，他们确实是被隐没在崇山峻岭中的志愿军战士牢牢地盯紧了。山林中忽然传出惊天动地的军号声和呐喊声，宋时轮、陶勇指挥20军、27军向美军发起猛攻。10万志愿军将士以迅雷不及掩耳之势扑向美军，美军在毫无准备的情况下，遭遇到意想不到的攻击。在第二天的早上，美7师和陆战1师被九兵团分割成了5个部分。

11月28日，整个28日白天，美军都在设法打通被截断各部阵地。全部机械化装备的美军，在大部分时间里，仅能以每小时500米的速度前进。战斗间歇，一位美军记者问一个正在用刺刀从冻硬的罐头里挖蚕豆吃的陆战队士兵：如果上帝能够满足你的一个要求，你最需要什么？那个士兵头也没抬的回答：给我明天吧。

11月30日，二十七军集中两个师5个团的兵力，由二十七军副军长兼80师师长詹大南统一指挥，并使用全军所有炮兵，围攻新兴里的美7师31团。历史悠久的美第7师第31团组建于第一次世界大战期间，因曾参加对苏维埃俄国的干涉作战而获得“北极熊团”的绰号，团旗上就有北极熊的图样，称得上是陆军中战斗力较强的部队。该团蓝色的团旗被志愿军班长张积庆缴获当包袱皮，后来成了中国人民革命军事博物馆的展品。这是朝鲜战争中，志愿军唯一一次成建制的全歼美军一个团的光辉战例，但与此同时，27军80师和81师也付出了巨大代价，伤亡、及非战斗减员高达1万人，全军冻伤高达22%。