但是，当我第120师在龟头洞地区与敌对峙一日后，28日仅有南朝鲜第8师第1O团2个营由熙川来援，而其主力仍位于球场地区，南朝鲜第1师亦停于云山以北；窜至楚山之南朝鲜第6师第7团先头部队和随后跟进的该团主力，感到孤军深入，有被歼之危险，已回窜至古场洞、柳良洞、龙谷洞地域；向西冒进之美第24师、英第27旅，已分别进至泰川东南、定州以西地区。为抓住当面之南军，予以各个歼灭，志愿军首长遂令第40军主力迅速歼灭龟头洞地区之南朝鲜第6师和南朝鲜第8师部队(各2个营)，尔后经天水洞、石仓洞向麻田洞挺进，截断云山敌退路，防止敌由博川方向增援；令该军第118师协同第148师迅速歼灭古场洞地域之南第7团；令第39军于29日包围云山之南朝鲜第1师，尔后待机歼灭；令第38军迅速攻占熙川，尔后向新兴洞、球场、军隅里方向突击，向敌侧后实施迂回；令第39军第115师让开泰川通龟城的公路，诱美第24师北进，以分散敌之兵力，利我主力作战。同时令第66军主力急速向龟城前进，阻击美第24师，以1个师钳制宣川、定州方向之敌。
28日晚，我军按照上述作战部署开始行动。第40军主力开始向温井以东龟头洞地域之敌发起进攻，激战至29日晨，将南朝鲜第6、第8师各2个营大部歼灭，缴获榴弹炮20余门，汽车60余辆，俘敌400余人，随后，继续向南突击。该军第118师进至龙谷洞、柳良洞、古场地区后，不等第148师赶到，即乘敌动摇之机，于29日晚向南朝鲜第7团发起进攻，经一夜战斗，将其大部歼灭。第40军连续作战的胜利，获得了志愿军首长的嘉奖。
第38军由于把熙川之南朝鲜军误认为美军，未及时展开攻击，以致迟至29日黄昏发起攻击时，敌已南逃，失去了歼敌良机。该军占领熙川后，当即以主力向球场攻击前进。
第39军于29日从东北(马场洞地区)、西北(鹰峰洞地区)、西南(龙兴洞地区)对云山南第1师构成了三面包围，准备待机攻歼。
第66军于是日进至龟城以西之塔洲、新市洞地区，1个团进至古军营洞，准备继续向龟城前进，阻击美第24师。
至此，西线我军主力已按照计划进至古军营洞、塔洞、泰川（北）、云山(北)、温井、熙川一线，完成了战役展开，并在展开中歼灭了南朝鲜第6师大部和第8师2个营，包围了云山第1师，占领了熙川，为尔后歼敌创造了有利条件。