1950年11月7日至19日，中国人民志愿军第九兵团(即中国人民解放军第三野战军第九兵团)在兵团司令员兼政治委员宋时轮的率领下，分别经辑安(集安)、临江进入朝鲜，执行抗美援朝第二次战役的东线作战任务。从辑安(集安)进入朝鲜的是由张翼翔军长率领的九兵团第20军近5万人，从临江入朝的是九兵团的兵团部和由彭德清军长率领的第27军、由张仁初军长率领的第26军，共10万余人。
1950年10月，抗美援朝战争开始后，中央军委命令九兵团迅速北上，入朝参战。九兵团当时辖有3个军，每军4个师，每师1万人，共12个作战师，加上3个军部，1个兵团部，共计15万人。全兵团从上海集中乘车北上。在山东泰安地区短暂停留，由朱德总司令代表中央军委向兵团广大指战员作入朝参战动员报告。然后部队继续乘车向中朝边境开进。到11月21日，兵团各部队先后全部秘密进入朝鲜境内，并分别完成集结任务。第20军、第27军及与27军一起行动的兵团部经江界向长津湖方向运动，第26军则作为九兵团及志愿军总部的预备队向临江以东的两江道厚昌都方向集结待命。11月27日，第二次战东线作战打响。九兵团在东线战场的长津湖地区向由全部现代化装备并配有飞机、坦克、重型火炮的美军发起突然进攻。美军在飞机、坦克的配合下，连续向我军阵地猛攻突围。九兵团将士与美军浴血奋战。第20军、第27军各部队在严寒、饥饿、疲劳和低劣装备的极端不利条件下，发扬勇猛顽强、不怕牺牲的战斗精神，终于完全打退了敌人从东海岸向江界方向的进攻，尤其是第27军全部歼灭了美军第7师31团，创造了我军有史以来唯一一次全部歼灭美军一个完整建制团的记录。给予了美军陆战1师和美军第7师以歼灭性的打击。迫使东线美军全面撤退，而我军乘胜连续解放和收复了朝鲜东海岸的咸兴、连浦、兴南等沿海港口和城市。把美军全部打到“三八线”以南，使朝鲜民主主义人民共和国转危为安，完成了重大的战略任务。
对于九兵团在二次战役中的卓越表现和作用，毛泽东主席给予了高度评价:“九兵团此次在东线作战，在极困难的条件下，完成了巨大的战略任务。”由于天气寒冷，给养缺乏及战斗激烈，减员达4万人之多，中央对此极为挂念。由于九兵团是来自南方的部队，入朝前未及换装，单薄的服装、鞋帽，造成了大量的冻死冻伤，因冻减员甚至超过作战减员。二次战役后，中央令其就地休整。4月下旬，九兵团又参加了五次战役。之后，九兵团在朝鲜战场还参加了金城地区防御作战，西海岸防御作战，均圆满地完成了战斗任务，给予了以美国为首的“联合国军”重大打击。1952年6月一10月，九兵团各军陆续返回国内。