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一半表面阵地的失守让45师师长崔建功非常着急，于是他连夜命令所属的135团、134团投入反攻，随后就进入了4天的血战。
一直打到10月18日，具体过程不多说了，45师一共投入了15个连基本打光，另一半的表面阵地也失了手，这15个连最多的一个连还剩30多人，最少的10人不到，因为美军的炮火实在只能用变态来形容，基本上如果哪个连可以比较幸运的夺回阵地，一般不出多少时间，肯定被雨点般的重炮全连打残再次赶下去，就算是躲坑道也没用。但45师并不甘心就这么失败，于是到19日，45师决定集中最后的力量再反攻一次。
这次反攻的目标597高地，进攻9号阵地的是135团8连，美军在这处阵地的顶峰的一块巨石下面挖出了一个地堡，居高临下，用猛烈的火力压制正面8连的进攻。这种地堡威力是很大的，因为视野非常宽，射界也很广，志愿军仰攻没有掩护，基本就是活靶子，再加上这处阵地还不光这个主堡，还有附近的子堡。
这个情况一看就又要出个人英雄了，黄继光还没登场呢，先出来的是8连的龙世昌，才19岁，扛了根爆破筒就冲了上去，没冲几步，左腿就被打断，而且是整个从膝盖以下全部断掉。不过这小伙子太猛了，硬是拖了条断腿爬到了地堡眼旁边，将爆破筒塞了进去，然后滚开，等爆炸，谁知美军机枪手把爆破筒又扔了出来，然后他又往里面塞，这次塞了一般塞不进了，里面的美军也在往外推，龙世昌急了，整个人扑了上去，用胸脯压住爆破筒不让推出来，随后随着一声巨响，连人带地堡炸得粉碎。整个阵地也随之被夺下。
另外一边进攻0号阵地的是135团6连，此时的6连损失极为惨重，还剩16人，但是接下来先后3个爆破组被美军火网扫倒，这样就只剩下营参谋长、6连长、6连指导员、营通讯员黄继光和另外2个6连通讯员，也就是说战斗兵员已经全部牺牲，只剩下几个头头和通讯员了，就这么几个人组后一咬牙进行了最后一次尝试，成功地炸飞了3个地堡，但损失也很大，最后最出名的黄继光7处负伤，爬到最后一个地堡的时候就干出了后来震撼全国的那个壮举，用胸膛去顶住了枪口，后面的战友冲上来乘机消灭了地堡中的敌人。当然黄继光没有喊那句“让祖国人民等我们的好消息吧”，这是后来宣传时候的夸张写法，在战场上，黄继光也没时间也没这个精力去喊这种口号了。不过他用命换掉了最后一个地堡。
整个6连最后只有连通讯员万福来活下来，也就是他是唯一一个活着见证这件事的人，他也身受重伤，在医院养伤的时候得知黄继光只被追授“二级英雄”，极为不满，上书陈情，最后总部经过确认撤销这个“二级英雄”，该为追授“特级英雄”，成为朝鲜战场上的12个特级英雄之一。
而另一个高地537高地则相对容易一些，134团6连和一个侦察连在喀秋莎团掩护下很快就夺回了阵地，将南朝鲜32团的4个连打了下去。
就在两处阵地夺下后不久，时间进入了20日，天一亮，美军飞机再次出现，30多架轰炸机首先开始轰炸，随即300门重炮和几十辆坦克又是一阵狂轰，最后3个营的美军再次发动攻击，如果说这个时候志愿军还能守住阵地那就不是地球人了，所以几乎没有什么反击所有表面阵地又一次全部失守，崔建功也是长叹一声，他这个45师实在是缺乏后援。更为惨的是作为进攻主力的8连来不及撤下来，剩余的15人在连长李宝成带领下退入一号坑道据守。
经过这次拉锯战，45师所有步兵连全部打残，没有一个活人超过半数的了，而联合国军投入进攻的17个营的兵力也伤亡极大，很多连队不足40人，伤亡大到随军的美国记者都震惊了，一个记者后来报道说，他所在的一个连在20日反击结束后，连长点名，只剩一个上士和一个列兵。
这里要说一下美军这次的进攻，美军这次的确是下大力了，不少志愿军的老兵回忆，以前很多战役，说是美军进攻其实大部分打冲锋的都是南朝鲜军，所谓一批一批击毙的其实都不是美军，而美军只是一些小部队在南朝鲜军大部队后面压阵，但这次上甘岭的进攻，美军的进攻方向上面，蜂拥而上的几乎全是货真价实的美军，很多志愿军新兵都是第一次看到这么多的美国兵冲上来，这也是为什么这场战役给美军造成的伤害特别大的原因。
此时的45师其实已经可以算是失去战斗力了，134团和135团总共就只剩200、300人，而且不少人还都在山上的坑道中。
秦基伟派人下来查看45师情况，发现情况很严重，而45师居然还准备集中机关人员等打反击，军部立刻否决了这个行动，因为这只是徒然送死而已，下令接下来45师主要以坑道防御为主，不许再次主动出击。当然事后证明在坑道中的志愿军依旧会时不时的出击发动一些反击。
接下来的坑道作战就非常艰难了，坑道中得部队缺水缺粮缺武器弹药，最重要的是比如8连，只有16个人，根本很难组成防线，这就需要补充，为此秦基伟派出了自己的警卫连想办法进入坑道增援，120人的警卫连在穿越美军两条火线以后进入坑道的时候还剩25个人，最大的官是副排长。
美军此时也很头疼，尽管占领了表面阵地，但是脚底下的坑道中却有志愿军，如果不消灭这些志愿军美军无法继续进攻，尤其是一些坑道中得志愿军乘夜里还发动里一些小规模的夜袭。所以从22日开始，美军开始对坑道发动猛烈的进攻。
8连之所以后来能成为电影中得主角，就是因为8连所在的1号坑道是遭受进攻最猛烈的坑道，这种头上脚下的近距离攻击更为凶险，美军的那些个海空军也派不上用场，主要使用无后坐力炮等进攻，坑道中的8连则是利用机枪反抗，电影中得那种前面有挡板的机枪是属实的，但美军当然不是电影中的怂包，也有美军会冒着机枪的射击爬近往坑道中投掷手雷，所以1号坑道的处境越发艰难，有时候实在顶不住了就要靠后方的火炮增援来打退美军的进攻。
23日，为了缓解8连的困境，5连奉命发动一次突击，来配合8连，如果运气好也可以尝试下是否可以夺下1、3号阵地，5连急匆匆地赶往攻击区域，结果中了美军埋伏，也怪不得别人，自己不作侦察，而自己的行踪却被美军侦察到。5连很快伤亡过半，值得一说的是，5连和8连一样已经经过了补充，这下又损失光了。8连失去了增援。
8连只能再次困守坑道，师长崔建功为了保持8连的战斗力，也是不停地抽调人想办法潜入坑道，其实崔建功也没兵了，他把机关人员、勤务人员什么的几乎都派了上去，就跟当初和上级报告的那样，尽管没有派这些人去打一次性的冲锋，但也算是依旧全部上了战场，而且最终也基本牺牲在了山上。
25日，美7师伤亡过大和南朝鲜2师换防，这个2师倒是打得有声有色的，反正各类美军不齿的战术他尽管用，有毒气体，催泪瓦斯尽管往洞里扔，洞顶爆破等也是多多益善，1、2号坑道很快遭到严重破坏，但还好最终依旧没被攻破，但伤亡数字却比前2天增加了不少。
坑道中另外一个问题随着时间的推移也越发严重了，就是缺粮缺水的问题，像弹药这种东西，只要有战士可以突破火线进入坑道，就能带来不少，或者夜间爬出去去尸体上搜多少也能搞点，但吃的喝的就要命了，一个人身上很难带着许多然后大摇大摆的进坑道的，很多人身上可能就只能带一袋饼干或者几壶水，就这么点物资也往往要牺牲好几个人才能送进去，但坑道里好几十号人呢，根本不够吃。到后来缺水比缺粮更严重，干粮这种东西装口袋里，被子丨弹丨打中，还没什么问题，一大罐子水，中了一枪就没了。所以到后来就开始送萝卜、苹果这种东西，可惜还基本送不进去——绝大部分去输送的人员都牺牲在了路上。小学时期学过的那篇课文，一个苹果送入坑道后大家谦让不吃，最后连长切成N片所有人分就是上甘岭的真实故事，当时45师买了几万斤苹果往上送，只有这么一个送了进去，按照课文里的说法还是通讯员爬出去执行任务时捡回来的。