另一方面，在砥平里，美23团团长弗里曼上校感受到了前所未有的压力——2月13日拂晓，美23团像往常一样向周围地区派出了侦察兵。在之前几天里，侦察兵都没有发现敌情。但在这一天午后，侦察兵在砥平里西、北、东三个方向都发现了大队的中国军队。中午时分，在砥平里南面的美9团L连和美2师侦察连遭到了攻击。砥平里已经成为中国军队汪洋大海中的一块孤岛。中午，阿尔蒙德乘直升机亲自飞抵砥平里视察前线，和弗里曼团长会面。此时，弗里曼尚不清楚李奇微已在2月12日下定了坚守砥平里的决心。因此，信心不足的他向阿尔蒙德提议：“今天先尽量撤出后勤机关，本团应在14日撤离。”尽管李奇微已经在前一天（2月12日）告诉阿尔蒙德砥平里必须要守住，但对于仅以一个团的兵力能否守住砥平里，阿尔蒙德心中无数。阿尔蒙德遂答应了弗里曼上校，并飞回指挥部。
得到阿尔蒙德对撤退的同意后，弗里曼开始进行撤离的准备：团已在砥平里呆了十天，囤积了大量弹药。为了轻装撤退，弗里曼准备销毁多余的弹药。此外，弗里曼开始思考团的撤退路线——目前，美23团撤离砥平里可以走三条路，第一条是向东经注岩里撤到原州，第二条是向南经注岩里撤到骊州（注岩里以南有一个路口，向东通原州、向西通骊州），第三条是向西南撤到利川的美24师阵地上。由于第一条路上已出现中国军队，实际上能够选择的道路只有后两条。
当美23团正在进行撤离砥平里的准备时，阿尔蒙德向李奇微请示批准放弃砥平里，结果却遭到了李奇微严肃的拒绝。李奇微命令阿尔蒙德：“即使进行增援，也不得放弃砥平里。”阿尔蒙德只得将李奇微的命令传达给美23团。这样，美23团就不得不坚守砥平里这个孤岛了。
在重申了坚守砥平里的决心之后，李奇微前往在骊州的美9军军部，命令美9军军长穆尔将未参加进攻中国38军桥头阵地作战的南朝鲜第6师和英27旅派到原州防线和砥平里之间，把这些部队划归美10军指挥，以填补美10军防线上的空隙。
面对前线诡异的局势，李奇微正在进行一场赌博：此时，中国军队的铁拳有可能砸向三个方向，分别是砥平里、砥平里和原州防线之间的空隙、原州正面。中国军队很有可能集中兵力进攻上述三处之一，也有可能同时进攻两处或三处。如果中国军队同时进攻砥平里、原州正面或专攻两者之一，那就正好落入了李奇微的圈套之中（见前一章）。但如果中国军队大力进攻空隙处，并抢在南朝鲜第6师和英27旅的前头冲过这一空隙，那不但防守砥平里的美23团将很可能牺牲掉，就连整个战线都会动摇。对李奇微来说，他最不想见到的就是这种情况。还有一种情况，李奇微也是不想见到的：中国军队集中兵力进攻原州正面。那样的话，原州防线上刚刚从横城退下来的残破的部队将很可能被中国军队的人数优势压倒。
第三种情况，是李奇微比较愿意看到的：中国军队先攻砥平里，再攻原州正面。这样，砥平里环形阵地就能以猛烈的火海对抗人海，将中国军队拖延一段时间，以使中国军队尽量接近“星期攻势”的补给极限，并为原州防线的准备争取时间。这样，就算砥平里在坚守数日后宣告失守，中国军队对原州正面的进攻也将因为补给瓶颈无法进行下去或只进行极短的时间。
对李奇微最有利的情况是：中国军队同时进攻砥平里和原州正面，而不进攻空隙处。这样，中国军队进攻原州的铁流就将被砥平里这块磁铁吸引住相当大一部分，从而造成原州正面的减压。最后，中国军队在两个地方都不能形成绝对的优势，只会在砥平里和原州正面撞得头破血流。这一情况，有点像长津湖战役中中国军队分兵进攻柳潭里和下碣隅里的情形。
因此，一旦中国军队按照前两种情况行事，李奇微的作战计划就会彻底破产；一旦按照后两者情况行事，李奇微坚守砥平里的举动将发挥奇效。坚守砥平里，是一着险棋。它有可能变成臭棋，也可能变成绝妙好棋。
早在2月12日横城反击战胜局已定时，中国军队方面就已经确定了下一步作战计划。这一天上午，彭德怀致电邓华和39军军长吴新泉、政委徐斌洲：应以39军和42军126师抓住砥平里之敌，于正面进攻的同时从侧翼迂回，迫使砥平里守敌撤退，从而在运动中将其歼灭；肃清横城之敌后，39军、40军、42军主力、66军应向原州、忠州方向扩大战果。具体部署，由邓华进行。到下午，中朝军队联司又命令金雄集团向平常、旌善方向前进。
这个电报，乍一看似乎会发现自相矛盾之处：彭德怀两次提到了39军，却是在不同方向上提到的（砥平里和原州、忠州方向）。事实上，彭德怀的潜台词是——砥平里之敌较容易解决，应先以39军快速解决砥平里，再将该军转用至原州、忠州方向，与其它军一起在此方向扩大战果。根据中国军队高层估计，砥平里之敌数量为4个营。
2月12日下午，邓华将军在指挥部召开高级军官会议。会上，邓华说，根据侦察报告，目前砥平里之敌有南逃迹象（弗里曼此时正在进行撤退准备）。根据判断，原本防守砥平里的美军大概早已跟随大部队向南撤退。根据最乐观的估计，砥平里守敌大概是和美军换防过的1——2个南朝鲜营。根据邓华的计划，“邓指”准备投入115师、119师、120师、125师、126师各一部总计七到八个团的兵力，配属炮兵以绝对优势兵力歼灭砥平里之敌。
2月13日下午1点，邓华对砥平里进攻战进行了具体部署，并命令攻击部队于下午5点半对砥平里发起攻击。按照部署，中国军队攻击部队各部按照如下方式在砥平里四周展开：
以40军119师师长徐国夫将军指挥40军119师356、357团、40军120师359团、42军125师375团，展开于砥平里北侧、东侧；以39军军长吴信泉将军指挥39军115师343团、344团、42军126师376团、377团，展开于砥平里西侧、南侧。另外，39军116师穿插至注岩里附近，封锁砥平里——注岩里——骊州公路；126师378团穿插至曲水里（注岩里以西约6公里处），封锁砥平里——曲水里公路。
一个小时后（下午2点），邓华又对原州正面的进攻进行了具体部署：
66军主力进至原州东北面破坏道路；42军主力进至原州西南地区，封锁原州；40军120师（配属给42军）进至原州以西，牵制原州以西。以上各部应于当天晚上依此部署对原州形成合围之势，切断原州城的进出通道。另外，39军117、40军118、66军198先在横城附近打扫战场，次日（2月14日）向原州正面前进。
从以上部署，可以看出两点问题：首先，邓华将军的作战方针是同时打原州正面和砥平里，这一点正中李奇微下怀。另外，由于对砥平里之敌产生严重低估和急于歼灭将逃之敌的心理，砥平里进攻部队是临时拼凑的的，作战序列、指挥关系混乱，并未认真进行作战序列的编排和指挥关系的明确。这样，战斗开始后指挥效率必然会十分低下（如徐国夫师长和邓华联系，要通过40军军部进行中转。对于通讯手段落后的中国军队来说，这无疑是雪上加霜）。更何况，临时拼凑起的攻击部队中，军长和师长、师长和团长之间有很多都并不熟悉，甚至不认识，极难共同作战。
此时，美23团在砥平里的阵地为一个标准的环形防御阵地。在介绍砥平里环形阵地的配置情况前，在这里先讲一讲砥平里的交通位置和地形——
交通情况：砥平里是一座不大的镇，但位置十分重要，汉城——原州铁路（京原线）和三条公路在这里交汇。京原线从东南方进入镇子，从西方延伸出镇子。砥平里有一个火车站，位于村西。洪川——砥平里——注岩里——骊州公路（美军称之为“24号公路”，下文中就如此称呼它）从北面进入该镇，又向东南方延伸出镇子，和京原线平行一段距离，在双连隧道和京原线分道扬镳（京原线向东、24号公路向南）；从砥平里通往杨平的公路从东面进入砥平里，和京原线平行着向西延伸出该村通往西面的杨平；砥平里——曲水里——骊州公路从西南方向延伸出该镇（美军称之为“24A号公路”，下文就如此称呼它）。
地形（大家可以找张纸画一画）：砥平里镇四面环山，镇子位于一个盆地里。下面，就按照逆时针的顺序从正南面开始介绍砥平里周围的高地。镇子正南面、24号公路和24A号公路之间，是标高397米的望美山。砥平里镇西南600米处，在24A号公路两侧坐落着一个叫马山的村子。镇子西南面，24A号公路和京原线之间，是248高地。镇子西北面，京原线和24号公路中间，是标高345米的葛芝山。镇子正北面不远，是标高207高地，又称凤尾山。镇子东偏北不远，是212高地，又称砥平里东山（以下简称“东山”）。凤尾山和东山之间，有一座200余米高的无名高地。凤尾山和东山东北面，是标高348米的盼美山。盼美山东南、从砥平里东侧进入村子的那条公路北侧是506高地。这条公路和24号公路之间的砥平里东南面，是319高地。