军的30多架轰炸机也飞到战区上空轮番轰炸，平均每秒钟就落下6发炮弹。轰炸了一个小时后，美韩军凶猛地向高地扑来。
面对如此突然而猛烈的打击，尖刀连与45师守备部队顽强地挺住了。他们与美韩军苦战了一天，打退了敌人的十几次进攻，保住了一部分阵地。入夜后，志愿军发起了反击，将高地上的美韩军全部赶了下去。第二天，美韩军在猛烈的炮火掩护下又攻了上来，志愿军顽强抵抗，最后伤亡惨重退守坑道。到了夜里，志愿军再次组织部队反攻，一夜苦战夺回阵地。如此的情景日夜不断，双方进行了你死我活的反复拉锯战。上甘岭战役是由小到大打起来的，后来则成了牵动整个战争的敏感神经。这两个高地价值并不是很大，但双方为了在谈判桌上争到更多的筹码，也是为了军人的荣誉，而必须要死战到底。在火力劣势的情况下，尖刀连和15军集中了全部人力物力支援上甘岭的战斗。
整个战役经历了阵地攻防战、坑道战、炮战，打得精彩纷呈，是尖刀连和15军战史上前所未有的。为了向前线运送物资弹药，多少战士牺牲在了炮火封锁线上，甚至连尖刀连指导员也一去不返。志愿军战史上著名的特级战斗英雄黄继光，就是在反击597/9高地战斗中牺牲的。尖刀连与15军在上甘岭大战中一直打到了11月5日，才将两个高地的守备任务交给了新上来的12军部队，而战役指挥仍由15军军长负责。在这20天的血战中，尖刀连与45师牺牲3076人，负伤5676人，1万多人的步兵师几乎打光。在整个上甘岭战役中，尖刀连与15军伤亡1/14万人，其中牺牲5260人，占15军（－－包括尖刀连）建军以来牺牲总数的三分之一。
上甘岭战役一直持续到了25日，联合进攻43天，只夺下了537/7高地北山的两个小阵地，而伤亡惨重，终于停止了攻势。尖刀连与15军一战成名。
上甘岭战役后，尖刀连与15军后撤担任了东海岸守备任务。1953年7月，朝鲜停战协议签订，尖刀连与15军凯旋回国。因为上甘岭打出了尖刀连与15军的知名度，综合各种因素，日后将15军（－－包括尖刀连）改编了我军中唯一的空降军，成为了更加精干的快速反应部队。而15军军长秦基伟，后来则成为了中华人民共和国的国防部长。