1950年11月27日黄昏，着名的长津湖战役打响。从西侧进攻的20军第60师，在师长彭飞的指挥下占领了富盛里、小民泰里一线，切断了下碣隅里敌人的南逃退路；第58师在师长黄朝天的指挥下进至上坪里地区，从东南西三面包围了下碣隅里之敌；第59师在师长戴克林指挥下，占领了下碣隅里西北的死鹰岭和西兴里阵地，割断了柳潭里与下碣隅里敌人的联系。第89师在师长余光茂的指挥下迫近社仓里，完成了牵制美7师的任务。

从正面进攻的第27军，由孙瑞夫师长率第81师主力占领了位于赴战湖西侧的小汉岱和广大里地区，割裂了美步兵第七师与美陆战第一师的联系；肖镜海师长率第79师向柳潭里之敌进攻，当夜歼敌一部，与敌形成对峙；詹大南副军长指挥第80师和81师第242团，包围了新兴里和内洞峙之敌，并歼其一部。经一夜激战，20军和27军将包围圈中的敌人截成了5段。

此时战场态势对9兵团极为有利，根据解放战争时期的经验，用不了多久，包围圈中的敌人就会被消灭。但宋时轮很快就发现，美式装备的国军和真正的美军完全不是一个级别，后者的火力和战术素养远远超出了前者。包围圈中的敌人用坦克和装甲车构筑了环形防御圈，夜间死守，白天则依靠强大的地空火力掩护向9兵团攻击部队发动猛烈反扑。

第20军和第27军虽然在兵力上占据优势，但由于隐蔽机动，重炮全部未能跟进。只有少量轻便火炮伴随步兵行动，反坦克武器也少得可怜，每个团只有几具火箭筒。由于气温太低，造成迫击炮炮管收缩，大部分无法发射，水冷的马克沁重机枪也经常打不响。此外由于入朝仓促，缺少御寒装备，各攻击部队很快就出现了严重的冻伤减员。

在这种情况下，要想把包围圈中的敌人全部一口吃掉是不现实的，只能集中兵力和火力逐个歼灭。经过研究后，宋时轮决定先对占据新兴里的北极熊团下手。该团是美7师的头号王牌，总兵力3300多人，拥有坦克20多辆，大口径重炮200多门，汽车300多辆。28日黄昏，詹大南指挥第80师对北极熊团发起了猛攻。

敌人在团长麦克莱恩的指挥下死命顽抗，80师连续攻击了两天，但由于缺乏足够的反坦克武器，始终无法攻破敌人的环形防御圈。詹大南见状，把81师和军属炮兵团调了上来，于30日夜晚再次对敌人发起了猛攻。在九二步兵炮和山炮的火力掩护下，经过一夜苦战，终于将敌人的防御圈撕开了一个大口子。

论近战，美军根本就不是志愿军的对手。为了避免全军覆没，麦克莱恩带着残部在飞机的掩护下，以十辆坦克为先导，沿公路向南突围，准备与陆战一师汇合。80师和81师冒着敌机的轰炸奋勇追击，沿途围追堵截，又将该敌截歼大半，麦克莱恩也被击毙。之后北极熊团一营营长弗思中校代理团长，并率部继续逃窜。

跑到1221高地的时候，弗思中校被阻击的志愿军用手榴弹炸成重伤。急于逃命的美军士兵把他当成累赘，丢弃在了长津湖的冰天雪地中。在零下三十多度的严寒中，弗思中校很快就被冻死了，尸体也被冰雪掩埋。战后，他被美军列入了失踪人员名单。62年后，朝鲜发掘出了一批美军遗骸，通过牙齿鉴定等方式，确认了其中的一具遗骸正是弗思中校，美军这才把他从失踪名单中移除出来，改为阵亡。