第一次战役结束以后，“联合国军”总司令麦克阿瑟并没有放弃自己占领朝鲜全境的计划，他再度派出大军兵分两路向北进犯，企图将战线推进到鸭绿江边。面对这种情况下，志愿军立刻在东西两线进行部署，准备来一次大的围歼战，长津湖战役由此爆发了。
宋时轮上将
按照计划，志愿军东西两线从一开始便不停示弱，引诱敌人深入，然后再进行反击。麦克阿瑟狂妄无比，他依旧坚持自己的观点，认为中国不可能派遣大批军队入朝参战，此前遇到的中国军队都是自发过来的，绝对不超过4万人。更何况当时朝鲜已经进入寒冬，中国根本无法在这种情况下派出大军参战，到最后，麦克阿瑟甚至喊出，要在圣诞节前结束战争回家。
美军在东线的部队是美第10军，主要以美陆战1师、美第7师和南朝鲜的两个师为主，目的地是中朝边境的江界。长津湖位于长津江上游，是朝鲜第二大人工湖，它不但将长津江切为了两段，还处于赴战岭山脉和狼林山脉之间，是美军北上的必经之路，也是志愿军进行伏击的最佳地点。
为了打好这一仗，第9兵团奉命秘密入朝，准备在长津湖一线围歼敌人的王牌陆战1师。志愿军第26军也在此次入朝作战的序列之中，军长张仁初得到消息后大为兴奋，这是他第一次出国门作战，很想要打了一次胜仗，教训一下美国人。在他看来，哪怕美国人是老虎，26军也要摸一下老虎的屁股。
张仁初中将
年11月7日，第9兵团在司令员宋时轮的率领下，开始秘密向着长津湖地区前进。按照部署，27军作为第一梯队，从北向东朝长津湖方向运动，20军从江界出发，由西向东朝着长津湖进发，26军则担任总预备队，向图们江上的长津及其以东地区集结。11月23日23点，26军正式到达集结地点。
11月26日，20军和27军到达预定位置，并在当天晚上开始向着新兴里发起进攻。当时新兴里及其外围地区总共有美军的两个团，分别是美第7师的31团和32团。这是第9兵团第一次与美军作战，战斗的艰难程度完全超出了战前的想象，20军和27军虽然有兵力优势，但火力上与美军相差太远，尽管将敌人全部分割包围，却始终无法将他们歼灭。再加上朝鲜天气的寒冷出乎意料，第9兵团又缺少御寒物资，导致冻伤严重，结果当天晚上未能结束战斗，只得与美军争抢阵地，陷入了对峙阶段。
到了28日晚上，27军80师不顾伤亡严重，向占据着内洞峙的32团发起猛攻，最终将敌人击溃。敌人除了留下了多具尸体外，其余残部开始逃往新兴里，与31团会合。随后，80师赶到新兴里，再度发起猛攻。然而因为天气太过寒冷，80师减员实在太严重了，最终未能拿下新兴里，只得撤出了战斗。
当时的朝鲜已经进入了寒冬，第9兵团的战士们依然穿的是薄棉衣，根本不足以御寒，再加上敌人飞机不断轰炸，后勤补给也极为困难。连续攻打两天以后，20军和27军冻伤减员太大，想要进攻已经极为困难了。在这种情况下，第9兵团依然咬紧牙关，与敌人激战两天，最终攻克了新兴里，全歼敌人的第31团，还缴获了对方的团旗。实际上，这也是抗美援朝战争中，志愿军唯一一次歼灭美国陆军团以上的建制部队。
收拾完新兴里的敌人之后，第9兵团开始调转枪头，对付柳潭里的陆战1师。陆战1师是美国的王牌部队，在二战中战功赫赫，甚至得到过“瓜岛屠夫”的名号。朝鲜战争爆发以后，陆战1师曾先后在釜山防御圈、仁川登陆战中扮演先锋角色，是当时美国最为精锐的部队之一。当时陆战1师的陆战5团和陆战7团都在柳潭里，美第10军军长阿尔蒙德一看情况不对，只得叫他们赶快突围，向着下碣隅里方向撤退。
第9兵团当然不可能就这么让敌人逃走，27军59师坚守在死鹰岭一线，牢牢挡住了南逃的敌人。与此同时，27军79师和94师也开始向着死鹰岭方向增援，希望能够全歼敌人的两个团。不过宋时轮心中始终无法放心，因为27军在冻饿和此前的战斗中减员太严重了，只怕难以挡住敌人，他只得将担任预备队的26军拿了出来，让26军赶快前往下碣隅里一线参战。
12月3日，陆战1师师长史密斯亲自率领部队，在飞机坦克的掩护下，从下碣隅里向着柳潭里发起进攻，以接应陆战5团和陆战7团突围。79师腹背受敌之下，在阵地上与敌人展开了反复争夺，最终因为冻伤太严重，兵员不足，让敌人突破了阵地。随后，陆战5团和陆战7团突出重围，进入了下碣隅里。
宋时轮得到消息后愤怒不已，他一拳就打碎了放着地图的木板桌：“26军怎么还没有到下碣隅里？张仁初到底哪去了？”其实张仁初心头也万分无奈，26军已经在拼命向着下碣隅里前进了。然而此时朝鲜正是百年不遇的严寒天气，又下起了大雪，26军想要前进一步都万分困难。再加上不熟悉朝鲜的地形，语言又不同，26军迟迟无法到达预定地点。
陆战1师在下碣隅里会合以后，一面开始用飞机运送伤员离开，一面则开始与真兴里南面的美军联系，要求他们北上接应。一连几天下来，敌人陆续运走了多名伤兵。宋时轮知道敌人接下来只怕是要跑了，他赶紧下令，让26军在12月5日发起进攻，争取在下碣隅里歼灭陆战1师。然而当时的大雪已经漫过了膝盖，26军行军非常困难，再加上路途遥远，一直到12月6日晚上才赶到下碣隅里。就在这天上午，陆战1师就已经撤离了下碣隅里，围歼已经成为了空谈。
陆战1师虽然撤出了下碣隅里，但想要脱困依然万分困难，沿途都有志愿军不停袭扰，再加上前方的水门桥被志愿军炸断了多次，使得陆战1师想要前进都十分困难。这种情况下，只要有一支生力军能够投入战场，就可能将陆战1师重创。然而此时第9兵团已经没有生力军了，20军和27军因为寒冷减员太大，就连在前方阻击敌人都非常困难。
26军虽然依旧在追击敌人，但他们在大雪中徒步前进，想要追上敌人都很艰难。再加上白天有敌人飞机轰炸，根本无法行动，26军只能在晚上追击，结果每次都只能抓到陆战1师的一点尾巴。26军不甘心就此放过敌人，每次只要追赶上了，不管敌人有多少人，他们都立刻发起猛攻。几天以后，陆战1师在美第3师的接应下，逃出了第9兵团的包围圈，26军此时已经筋疲力尽了，但大家依然不甘心放弃，一直追到了兴南港，陆战1师却早就坐船跑了。
虽然长津湖战役成功阻击了敌人继续北进，但终究因为各种原因未能歼灭陆战1师。26军作为预备队，因为配置太过靠后，与一线部队距离太远，未能按照计划到达预定位置。在行军途中，26军因为长途跋涉和补给困难，战士们体力消耗极为严重，在寒冷天气下非战斗减员过多，最终还没有完成既定任务。再加上26军曾多次与陆战1师交火，自身伤亡极大。特别是新加入26军的88师，因为冻伤减员更是严重。
长津湖战役结束之后，第9兵团召开总结大会，宋时轮直接在会上痛斥张仁初：“你个张疯子，你现在真是高山顶上倒马桶——臭名远扬了。你们26军不能打仗，一进朝鲜一个师就垮了，我看以后你们26军这个番号还存不存在都是个问题呢。”
因为26军没有打好，张仁初心里本就万分难受，现在一听宋时轮批评，他一下子想到26军付出了那么大的伤亡，忍不住站到地图面前，指着地图上的位置说道：“你说我们26军不能打仗，那你看看你指挥的，你叫我们7个小时从黄草岭赶到这里，我们到了，还提前了。美军天上有飞机，地上坐着汽车跑，还有坦克、大炮掩护，你让我们走这么远，当这是在国内走路吗？你走一走我看看？你说我们26军有打败仗的地方可以，那你有没有不实事求是指挥的地方？你也要知己知彼嘛，你不检查自己的指挥，还要撤销26军的番号，这个番号可是毛主席定的，你说了不算。”
大家一看闹僵了，赶紧出来劝架，27军一个政委也说道：“遇到这种情况，就算我们27军同样也打不好，26军还是很能打仗的。”闹了一番之后，张仁初气消了，也认识到自己确实也有问题，虽然客观因素很多，但26军毕竟没有打好，宋时轮的批评也不是没有道理的。之后，张仁初向宋时轮保证：“26军一定会打一个漂亮的翻身仗，为祖国争光，为志愿军争气。”
张仁初说到做到，在此后的祝灵山、金鹤山、鸡雄山、西方山、斗流峰等多次战役中，26军发挥极为出色，屡屡击破敌人的进攻，为抗美援朝战争的胜利做出了突出的贡献。