在毛澤東簽署組成中國人民志願軍命令的第二天，被任命為中國人民志願軍司令員的彭德懷就走馬上任了。
彭德懷，時年52歲，身任西北軍政委員會主席、西北軍區司令員。此時，他腦子裡裝的是如何貫徹中共七屆三中全會精神，搞好祖國大西北的經濟恢複問題。在討論出兵抗美援朝問題的中央政治局會議上，他堅定地支持了出兵的意見。雖然早在8月27日，毛澤東曾致電告訴他：「為了應付時局，現須集中十二個軍以便機動（已集中了四個軍），但此事可於九月底再作決定，那時請你來京面商。」但是出任志願軍統帥，對他來說實感意外，沒有任何精神準備。他原以為由林彪挂帥出征，然而，光榮而艱巨的任務卻落在了自己的肩上。這位敢於「橫刀立馬」的彭大將軍，服從黨的需要從來不講條件。既然中央已定，他彭德懷沒有二話，堅決服從中央的決定，肩負起了志願軍統帥的重任，來不及交代工作和向親人告別，就立即投入了志願軍出征的緊張準備工作。
10月8日，他同高崗風風火火地飛赴瀋陽。從10月8日到18日，他多次往返於北京、瀋陽、安東之間，為志願軍的出動而奔忙。
9日，他和高崗在瀋陽主持召開的志願軍軍以上幹部會議上，當即決定，「首以兩個軍於酉刪開始出動，集結北朝鮮熙川、德川線，以便東西機動」。並電告毛澤東。當晚他與金日成派來的代表朴一禹會見，了解朝鮮戰局形勢，洽談志願軍入朝事宜。聽了朴一禹的介紹後，他感到朝鮮形勢緊張，萬一鴨綠江橋被炸，則後續部隊被阻於江北，不易及時調用。因此決定改變9日所報先出動兩個軍的計畫，而4個軍3個炮師全部出動。10日，再電毛澤東，請求「原擬先出動兩個軍兩個炮師，恐鴨綠江橋被炸時不易集中優勢兵力，失去戰機，故決定全部集結江南，改變原定計畫」。11日，毛澤東複電：「十月九日十日各電均悉。同意四個軍及三個炮兵師全部出動集結於你所預定的位置，待機殲敵。」爾後，彭德懷赴安東，具體研究部署志願軍向朝鮮境內出動事宜，並準備早日入朝同金日成接洽。
13日，中央政治局再次研究出兵問題後，15日，彭德懷自北京返回安東。16日，在安東召開師以上幹部會議，進一步作了戰前動員，闡述了中共中央決策出兵的必要性和正確性，並說明中央的決策是「經過反覆討論和慎重考慮」的。我們只是以中國人民志願軍的名義，支援朝鮮人民革命戰爭，並不等於向美國宣戰。彭德懷分析了敵我雙方的有利和不利條件後，提出了志願軍入朝後的作戰原則，指出：「根據敵情和地形的條件，過去我們在國內所採用的運動戰，大踏步地前進和大踏步地後退，不一定適合於朝鮮戰場。因為朝鮮地面狹小，敵人暫時還佔某些優勢，所以要採取陣地戰與運動戰相配合。敵人進攻，我們要把他頂住，不使他前進；發現敵人的弱點，即迅速出擊，深入敵後，堅決消滅之。保守土地是我們的任務，但更重要的是消滅敵人的有生力量。只要有機會，哪怕一個營、一個團也要堅決徹底予以殲滅。」彭德懷還特彆強調了入朝後的紀律和注意的政策問題。
18日，周恩來從蘇聯返京，彭德懷和高崗再次應召進京，聽取周恩來與蘇聯領導人會談情況彙報，和再次研究了志願軍出動後的有關問題。
10月19日，毛澤東致電中共中央中南局並告華東局、西南局和西北局，指出：「為了保衛中國支援朝鮮，志願軍決於本日出動，先在朝鮮北部尚未喪失的一部分地方站穩腳，尋機打些運動戰，支持朝鮮人民繼續奮鬥。在目前幾個月內，只做不說，不將此事在報紙上做任何公開宣傳，僅使黨內高級領導幹部知道此事，以便在工作布置上有所準備，此點請各中央局加以注意。」
當日12時，第13兵團司令員鄧華、副司令員洪學智、參謀長解方，下達了向朝鮮境內開進的指示，根據毛澤東確定的第一時期在平壤、元山鐵路線以北，德川、寧遠公路線以南組織防禦戰的方針，「兵團決心控制龜城、泰川、球場、德川、寧遠、五老里一線為基本防禦陣地」，本晚開始渡江，進入朝鮮作戰。
當晚，上任僅僅12天的志願軍統帥彭德懷，率領中國人民志願軍，肩負著祖國人民的重託，秘密開赴朝鮮戰場，開始了中國人民偉大的抗美援朝戰爭。
為使志願軍入朝的行動不被敵軍發覺，秘密行動，隱蔽企圖，達到戰略、戰役上的突然性，志願軍部隊全部改穿朝鮮人民軍式軍服，毛澤東和彭德懷要求部隊，黃昏開始行動，拂曉前全部隱蔽偽裝完畢，保持無線電靜默，嚴格封鎖消息。毛澤東還指示，志願軍入朝後，「各部派遣遠出之偵察隊均要偽裝朝鮮人民軍，而不要稱為中國人民志願軍，藉以迷惑敵人」。
此時，朝鮮戰場情況已經發生了變化。
雖然，美軍越過三八線前，美國當局對周恩來代表中國政府提出的警告，認為「只是對聯合國的恫嚇」。此外，這一警告是由印度駐華大使潘尼迦傳出的，美國當局認為潘尼迦「在過去是經常同情中國共產黨的傢伙，因此他的話不能當作一個公正觀察家的話來看待。充其量不過是一個共產黨的傳聲筒罷了」。美國國務院和軍方均認為，俄國人或中共若干涉朝鮮，是要冒世界大戰的風險的；俄國人尚未做好為了朝鮮而冒險發動世界大戰的準備；中國在軍事上不具備單獨進行干涉的能力。因此，蘇聯或中共不會對朝鮮進行干涉。於是，美軍於10月7日越過三八線，10月9日，麥克阿瑟發出了要求北朝鮮投降的第二個通牒。
儘管如此，參謀長聯席會議還是起草了一個給麥克阿瑟的指示，經總統批准後，於10月9日，以國防部長馬歇爾的名義發出。這個指示說：「今後中國共產黨要是不事先聲明就在朝鮮任何地方公開或隱蔽地使用大量的部隊，你應該根據自己的判斷，只要在你控制下的部隊有可能獲得勝利，你就繼續行動。在任何情況下，如果要對中國境內的目標進行任何軍事行動，都必須事先得到華盛頓的批准。」
杜魯門對蘇聯和中國參戰的可能性，仍覺心中無底，對美軍在朝鮮的行動不放心，希望從麥克阿瑟那裡得到第一手材料，加之，杜魯門擔任總統以來，尚不曾與這位美國將軍謀面。因此決定與麥克阿瑟會晤。杜魯門偕參謀長聯席會議主席布萊德雷、陸軍部長弗朗克·佩斯、無任所大使菲利普·傑塞普、總統特別顧問艾夫里爾·哈里曼、助理國務卿迪安·臘斯克、太平洋艦隊司令阿瑟·雷德福等，10月15日，飛赴太平洋的威克島，與麥克阿瑟就朝鮮形勢等進行了會談。
在談到朝鮮的形勢時，杜魯門問，中國和蘇聯干涉的可能性如何？麥克阿瑟信心十足地回答，中國人干涉的「可能性很小。如果他們在最初一兩個月進行干涉，那將具有決定性意義。我們不再擔心他們的干涉了。我們不再畏畏縮縮。中國在滿洲的兵力有30萬人。其中部署在鴨綠江邊的不會超過10萬至12.5萬人，只有5至6萬人可以越過鴨綠江。他們沒有空軍，我們的空軍在朝鮮有基地，如果中國人試圖南下到平壤，那對他們來說將是一場大規模屠殺。」他認為，在整個南北朝鮮，正式抵抗將在感恩節前全部結束。他希望能在聖誕節將第8集團軍撤回日本，留下由美國第2、第3師和聯合國其他部隊組成的第10軍，完成佔領任務。麥克阿瑟說，俄國人情況有些不同。他們在西伯利亞有一支空軍，而且素質很好，他們能派出1000架飛機投入作戰，他們的海軍艦隊還有2000至3000架飛機。但他們無法同美國的飛機抗衡。俄國沒有可以派入朝鮮的地面部隊。除此之外，唯一可能的是，俄國空軍支援中國地面部隊，但他們之間根本協調不起來，俄國人扔在中國人頭上的炸彈將會同落在美國人頭上的一樣多。他們的協同也是行不通的。因此，這也不足為患。
對於麥克阿瑟的分析，杜魯門和他的隨行人員，都沒有提出疑義。相反，卻「都對朝鮮戰爭很快就要結束而感到如釋重負」。17日，杜魯門在舊金山就與麥克阿瑟會晤事發表的演說中也說：「麥克阿瑟告訴過我朝鮮的戰鬥情況。我堅信這些部隊不久將恢複全朝鮮的和平。」
由於麥克阿瑟對朝鮮局勢樂觀的分析和杜魯門的認同，加之10月中旬以後，朝鮮人民軍有組織的抵抗已減弱，於是，美軍加快了向北進攻的速度。
10月17日，麥克阿瑟改變了原定美第8集團軍和美第10軍在平壤、元山一線會合的計畫，命令各部分路繼續北進。同日，在東線北進的南朝鮮第1軍團指揮的第1師和首都師佔領咸興。19日，在中線進攻的南朝鮮第2軍團指揮的第6、第7、第8師，佔領陽德、成川地區。在西線進攻的美第1軍指揮的美騎兵第1師、步兵第24師、英第27旅和南朝鮮第1師進佔平壤。20日，美空降第187團為配合美第1軍攻佔平壤，首次在朝鮮空降，企圖在肅川和順川地區，截斷平壤人民軍北撤退路，麥克阿瑟並親自臨空視察。準備這一天在元山實施第二次朝鮮登