可是，在没有遭到攻击的时候，云山之敌已经有了逃跑的迹象。
　　
　　第三十九军军长吴信泉不得不决定把攻击的时间提前至十七时。
　　
　　彭德怀同意了。
　　
　　云山正面已经蓄势已久的中国大部队就要席卷小小的云山城了，而彭德怀全部歼灭敌人的战役企图，就取决于右翼横向向西穿插的第三十八军前进的速度了。
　　
　　事后才知道，一一六师师长汪洋所发现的云山正面的联合国军并不是在撤退，而是南朝鲜第一师的部队正在与美军骑兵第一师八团进行换防。换防之后，在中国军队发起攻击的瞬间，美骑兵第一师八团就位于最前沿了，这一点中国第三十九军的官兵并不知道，攻击开始以后，他们依然认为对方是南朝鲜第一师的部队。
　　
　　第三十九军心急如火的炮火准备，于十一月一日下午十六时四十分开始了。五颜六色的信号弹在黄昏的天色中腾空而起，各种火器发出的声音震荡着云山山谷。
　　
　　紧跟在炮火之后，步兵开始向云山发起冲击。
　　
　　在肃清云山外围小高地的战斗中，南朝鲜军队的防线很快被突破。美第一骑兵师八团团长约翰逊上校看见退下来的南朝鲜士兵，后来他是这样描述的：“他们是泥塑的部队，完全是一种精神恍惚的状态，对于我的吉普车、对于附近时而发生的枪声全不在意，全无表情，同我在巴丹见到的投降之前的美国兵一个样。”
　　
　　根据美军战史记载，中国军队的炮火十分猛烈，一检查弹道，发现是二战中曾在斯大林格勒让德军胆战心惊的八十二毫米“喀秋莎”火炮。这种武器的出现，意味着进攻的军队不是一般的军队，约翰逊团长这才意识到问题严重了。中国军队几乎看不出队形的攻击人流在各个方向上时隐时现，瞬间便冲到了美军跟前。三四七团的一个叫张生的士兵在部队受到机枪阻击停止前进时，绕到这个机枪阵地的后面，他没有用枪，而是抱住美军的机枪手一起滚下了山崖——类似的情景在云山四周漆黑的山冈上上到处发生，云山外围的一个个高地随之被突破，美军士兵们在他们听不明白的呐喊声中不断地死伤。诺曼·艾伦上尉惊恐地说：“谁要敢说那不是中国人，这个人肯定是疯了！”
　　
　　在肃清云山外围的战斗中，第三十九军三四八团二营的官兵创造了一项朝鲜战争中的纪录。他们沿着三滩川东岸向云山方向攻击，一班副班长李连华在炮弹爆炸的火光中发现前面不远处有四个房屋大小的物体。李连华战前曾到这里侦察过，这里原是一片开阔地。他谨慎地向前摸过去才看清楚，这里居然有四架飞机！原来这个开阔地成了美军的临时机场！守卫机场的美国士兵立即与中国士兵短兵相接，战斗中一班伤亡严重，仅剩下李连华和另外一名战士。这两名中国士兵固执顽强地向飞机接近，两个人虽都已负伤但始终没有倒下，直到把最后一个抵抗的美国兵从一架飞机的座舱里拖出来。中国士兵占领这个临时机场后，立即用人力企图把沉重的飞机推到隐蔽的地方藏起来，但是推不动，于是就用大量的玉米秸把四架飞机遮盖了起来。
　　
　　后来得知，这是一架炮兵校射机和三架轻型飞机，是在日本的美军远东总部派来的，它们于这天下午从东京机场起飞，飞机上乘坐的是前来采访美军骑兵第一师的记者。记者们没有来得及采访就遇到了战斗，紧急起飞没有成功，原因是飞机被中国士兵包围了。中国士兵依靠他们手里的步枪和刺刀缴获了四架美军飞机。这是中国人民志愿军在朝鲜战争中唯一的一次缴获了美军的飞机。