1950年10月19日晚，即美军占领平壤的同一天，吴信泉率部秘密渡过鸭绿江，向预定的作战地区开进。11月1日10时，39军接到第一个入朝作战任务———攻歼云山之敌。

对云山守敌发起总攻前4小时，前沿侦察员突然发现，云山外围敌坦克、汽车、步兵开始向后移动。吴信泉接到此敌情后，从凳子上一跃而起，走到作战地图前，用手往云山的位置一指：“想跑？没那么容易！”下令提前发起总攻。乃后才发现，当时发现的云山正面的联合国军不是在撤退，而是南朝鲜部队正在与美骑兵第1师8团换防，中国军队发起攻击的瞬间，美骑兵第1师8团就位于最前沿了。

在肃清云山外围的战斗中，第39军的官兵创造了一項朝鲜战争中的纪录——依靠他们手里的步枪和刺刀缴获了四架美军飞机。这是中国志愿军在朝鲜战争中唯一一次缴获了美军的飞机。

率先冲入城内的第39军116师346团4连的军事行动如同是在舞台上演出，除了胆大包天，还将中国士兵的机智表现得淋漓尽致。据志愿军第39军史料记载，4连通过桥梁的时候甚至“还和美军握了一下手”。与之交战的美军8团3营营部混乱起来后，4连战士们成扇面队形展开，营部周围一片白刃战的格斗声。此一战，美军战史详细描绘道：

中国人胡乱开火，不断向车里扔手榴弹、炸药包，车被打着了。可指挥所周围的有些分队还在狐洞或隐蔽工事中呼呼大睡，显然他们在等待撤退的命令。其中一个士兵以后回忆说，醒来时仗早已打响了……当我听到远方的军号声和马蹄声，我以为我还在梦乡，敌人仿佛腾云驾雾般从天而降。