第四次战役第一阶段结束后，军委已从战场的形势看出：美军如果不被大量消灭，是不会退出朝鲜的。要消灭大量的美军，则需要一定的时间，因此，抗美援朝有长期化的可能，我军必须做好长期的准备。
我军从入朝作战以来，先后已打了四个战役，参战的6个军消耗过大，一直没有补充和休整。所有作战物资要从国内补充，途中遭受美军飞机的轰炸，前线弹药给养供应严重不足，这样要坚持长期作战是不可能的。如何解决这个问题，成了**和周恩来、彭德怀要考虑的问题。轮番作战的问题被提出来了，最早提出轮番作战的构想，是负责志愿军后勤保障工作的李富春，他是东北人民政府的副主席，也是东北军区副政委。1950年11月13日，他给**和周恩来的报告中，就提出了采取轮番作战的建议：“当第一番部队作战一段时间后，由第二番部队接替，第一番部队撤回国内休整和补充，第二番部队作战一段时间后，由第三番部队接替，第二番部队撤回国内。三番部队轮番作战，轮番休整，这样可以有效解决部队兵员补充和休整的问题，是准备长期下去的好办法。”
2月初，**和周恩来开始考虑轮番作战的问题，周恩来亲自拟制**关于轮番作战的计划，并报给**经修改后批准。于2月9日发电给各大军区和志愿军总部。电报中就轮番作战的计划作了说明，主要内容是：将现在朝鲜作战的9个军，30个师作为第一番志愿军。将第19兵团3个军，20兵团2个军，二野的3个军，在湘西剿匪的47军，共9个军27个师作为第二番志愿军。第二番志愿军于两个月开抵朝鲜后，第一番志愿军即可逐步回国。其中宋时轮的9兵团3个军开回山东整补，并归还华东建制。50军、66军开回华北，接替20兵团两个军的守备任务。13兵团4个军则留在平壤及其南北地区整补,作为第二番部队的临时预备队，并准备与二野3个军及董其武23兵团的两个军，共9个军27个师作为第三番志愿军。如此轮番作战，我既有生力军，又能得到切实整补，既不致陷于被动，又能保持第一线作战部队旺盛的战斗力，使更多的部队学会和美丽国侵略军作战，使我军各部队得到全面的锻炼。同时，为了使作战指挥不受轮番调动的影响，志愿军司令部、政治部及13兵团原有机构和工作人员均不调回，仍留在朝鲜前线工作。并决定各兵团、各军所属的炮兵团、后勤机构、兵站、物资、弹药、医院均留在朝鲜，供第二番部队使用。
当9兵团司令员兼政委宋时轮得知9兵团要作为第二番部队回国时，向彭德怀要求留在朝鲜休整，并继续参战，得到彭德怀的同意。报告军委后，军委对轮番部队的计划又作了调整：第二番部队改为以9兵团3个军（由12个师缩编为9个师）、19兵团3个军和3兵团3个军，共9个军27个师组成。3兵团是新组建的兵团，于1951年2月18日在北京组建。是由二野的12军、15军和60军合編为3兵团。3个军分别来自3个兵团：12军原属3兵团，15军原属4兵团，60军原属18兵团。当时，他们正在西南地区剿匪。**任命陈赓为3兵团司令员兼政委、王近山任副司令员、杜义德任副政委、王蕴瑞任参谋长、刘有光任政治部主任。19兵团司令员是杨得志，政委李志民，副司令员兼参谋长郑维山、政治部主任陈先瑞。63军军长傅崇碧、政委龙道权。64军军长曾思玉、政委王昭。65军军长萧应裳、政委王道邦。第三番部队改为以38军、39军、40军、42军、20兵团的2个军（67军、68军）、第47军、二野第二批3个军（10军、11军、16军），共10个军30个师。
军委规定：第二番部队应于1951年4月上旬全部到达三八线地区，接替在汉江前线首批入朝的6个军。19兵团于2月16日起开始渡过鸭绿江，向三八线挺进。3月18日起，3兵团开始进入朝鲜，向朝鲜内地开进。两个兵团６个军的到来，将使志愿军的兵力大增。
4月2日，美军再次越过三八线，4月10日，李奇微又发起“无畏行动”向三八线以北继续进攻。在李奇微的指挥下，第8集团军第1军的美3师、美25师、南1师、英军第29旅在三八线的西线；美第9军的美24师、美骑兵第1师、英军第27旅、南6师在三八线的中线；美第10军的陆战第1师、美2师、美7师和南5师、南3师、南首都师在三八线的东线向我发起进攻。在此同时，美军又对我后方交通线、物资囤积地进行空前猛烈的轰炸，阻挠我军的反击。同时，还出动军舰对元山、新浦、清津等港口进行炮击和封锁。对东西沿海岛屿进行侦察，企图为下一步实施登陆做好准备。这时，联合**拥有地面作战部队6个军17个师，再加上3个旅和1个空降团，共34万人。第一线的兵力有12个师另2个旅；第二线及后方的兵力共有5个师另1个旅和1个团，分别配置在春川、县里、水原、原州、江陵和大田地区。此外，还有2个师正由美丽国本土运往日本。而我军在前线作战的仍是原来的第一番部队，3兵团仍在开进和集结之中，我军第一线作战部队的兵力明显少于美军。战局对我军和人民军是相当不利的，中朝军队在三八线以北陷入了苦战之中。