1952年8月31日，彭德怀同金日成一起，作为斯大林的客人前往莫斯科访问，在克里姆林宫与斯大林举行了两次会谈，主要是交谈朝鲜战场和停战谈判的情况。在第二次会谈后，斯大林设宴招待金日成和彭德怀。深夜席散，人们陆续走出餐厅，在取衣帽时，斯大林走到彭德怀身旁，再次表示他对英雄的中国人民志愿军的慰问，并向彭德怀问起朝鲜战场上的战俘处理问题。斯大林对彭德怀根据我军一贯宽待俘虏政策处理朝鲜战场战俘的工作表示赞赏。彭德怀结束了与斯大林会谈后，于9月16日回到北京。
美方为挽回在朝鲜战场上的被动局面，于10月8日单方面中止己进行10个月的关于战俘问题的谈判。14日，美军在金化上甘岭地区发起进攻（代号“摊牌作战”） ，先后投入美军1个师和1个空降团，南朝鲜2个师，共6万余人，动用坦克170余辆，飞机3000多架次，火炮300多门，来势汹汹。
这时，彭德怀刚从莫斯科回到北京。他认为，志愿军一方面要坚决顶住新上任的“联合国军”总司令克拉克的“摊牌行动”， 还要提防克拉克重演“仁川登陆”这一招。于是，在10月底上甘岭战役激烈进行之际，彭德怀便离京赴辽东沿海，进行反敌登陆作战的准备。在安东召开了空军作战会议后，他冒着凛冽的寒风，沿着海岸，对东起鸭绿江江口，西至大连的地区进行勘察和部署防御，准备以这个地区作为中国军队从侧翼打击美军登陆的出发地。
回京后，彭德怀根据毛泽东关于“志愿军应从肯定敌人要从西海岸清川江至汉川江登陆这一基点出发，来确定行动方针”的指示，召开了一系列军事会议进行部署。之后，又于1953年初专程到华东地区实地勘察，布置东南沿海的防务。着重研究敌人可能来袭的登陆点和战略企图，确定沿海守备部队的作战任务和指导方针。
志愿军为粉碎“联合国军”的金化攻势（“摊牌行动”）而进行的异常激烈的上甘岭防御作战持续了43个昼夜，最后守住了原防御的阵地，共歼敌2.5万余人。此役志愿军的防空部队和地面部队共击落击伤敌机270余架，美军再不能仗恃其空中优势了。到1952年年末，志愿军既粉碎了以美国为首的“联合国军”的强大攻势，又对其在中朝联军侧后方实行登陆的阴谋保持了高度的戒备。
1953年春天的朝鲜战场，呈现出军事斗争和政治斗争紧密交织的复杂局面，美国急于从朝鲜战场脱身，又不甘心接受中朝方面提出的停战条件，总想用军事手段逼迫中朝就范。艾森豪威尔当选美国总统后，提出：“必须欣然接受（战争）要求我们所作的任何牺牲”。“要用军事的办法解决朝鲜战争”，并特别说明这个办法“不可避免地要影响到台湾”。
针对艾森豪威尔的挑战，2月7日，毛泽东在中国人民政治协商会议上郑重宣告：“我们是要和平的，但是，只要美帝国主义一天不放弃它那种蛮横无理的要求和扩大侵略的阴谋，中国人民的决心就是只有同朝鲜人民一起，一直战斗下去。”
这时，中朝军队已在“三八线”以北增修了坑道700多公里，构筑起钢铁防线，加修了重要的铁路、公路，储备了半年以上的食品和弹药，进行了一连串的反登陆军事演习。中国的华东地区也完成了防御作战的准备。
在中朝方面基本完成反登陆部署的情况下，“联合国军”总司令克拉克于2月22日给金日成和彭德怀发来进行交换病伤战俘、恢复谈判的信函。3月28日，金日成、彭德怀复函克拉克同意交换病伤战俘，并提出立即恢复停战谈判的建议，美方很快表示同意。4月26日，双方恢复了中断6个月之久的停战谈判。
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