1951年6月上旬，毛澤東和金日成根據戰爭形勢的變化，確定了實行邊打邊談的方針，一方面準備同美國方面舉行停戰談判，爭取以三八線為界實現停戰撤軍；另一方面對談判成功與否不抱幻想，充分準備持久作戰，並以堅決的軍事行動，配合停戰談判的順利進行。此後，志願軍和人民軍在戰場上的軍事行動，都與談判的形勢密切相關。
經過第五次戰役，彭德懷和毛澤東都更充分地看到了，在敵我武器裝備優劣懸殊的條件下，戰爭不但是艱苦的而且是相當長期的，並且宜採取打小殲滅戰的方針部署作戰。在5月27日，毛澤東和彭德懷同時都提出了要在部隊中進行持久作戰的教育，樹立長期作戰的思想。6月初，金日成到北京與毛澤東討論戰爭形勢時，對這一點也表示了認同。6月11日，毛澤東致電彭德懷告知：「已和金日成同志談好，目前兩個月內不進行大的反攻戰役，準備八月份進行一次有把握的穩紮穩打的反攻。」在不發生敵人登陸進攻的情況下，在6、7兩月必須堅持三八線至三八點五度線，並完成一些必要的軍事準備。在組織戰役時，既要照顧到我軍供應能力，又要考慮談判的政治影響，打到三八線為止，不超過南漢江和昭陽江。6月下旬，鄧華在志願軍黨委會上也傳達了這些精神。
在獲知美國當局將對馬立克6月23日演說作出反應後，6月29日，毛澤東致電金日成並告彭德懷，指出在準備同敵人談判的同時，「人民軍和志願軍應當積極注意作戰，不使敵人乘機獲逞」。
根據上述精神，彭德懷從7月1日即著手考慮第六次戰役計畫。彭德懷在當日致毛澤東的電報中指出：「充分準備持久作戰和爭取和談達到結束戰爭的方針是完全必要的。我能掌握和平旗幟，對朝鮮人民、中國人民均有利。堅持以三八線為界，雙方均過得去。如美國堅持現在佔領區，我即準備八月反擊。在反擊前，還須放他前進數十里，使軍事上、政治上於我更有利些。」
7月2日，毛澤東電示彭德懷、高崗並告金日成，「在和敵方代表準備談判及實行談判期間內……極力提高警惕。我第一線各軍，必須準備對付在談判前及談判期內敵軍可能對我來一次大的攻擊，在後方，則舉行大規模的空炸，以期迫我訂立城下之盟。如遇敵軍大舉進攻時，我軍必須大舉反攻，將其打敗。」
7月8日，志願軍司令部下達了第六次戰役的戰術準備指示，針對「聯合國軍」已加強了防禦工事，我軍反擊將是陣地攻堅的縱深作戰，同時我軍參戰炮兵增多，並且有坦克部隊參戰等情況，要求部隊組織攻堅教育和演習，組織步兵、炮兵、坦克協同戰術教育和演習，在7月底或8月初教育準備完畢。停戰談判開始以後，7月16日，彭德懷將軍事準備情況向談判代表團作了通報，同時報告毛澤東、金日成，指出：政治鬥爭和軍事鬥爭雙管齊下，是當前在朝鮮同美國侵略集團作鬥爭的嚴重任務，「如果沒有和平攻勢（和談）的政治鬥爭，只有單純的軍事鬥爭，要想迅速孤立美國，迅速結束朝鮮戰爭是不可能的。但和談並不一定是順利的，可能需要經過嚴重的軍事鬥爭。再有兩三次較大的軍事勝利，才能使敵人知難而退。」
正像預料的那樣，在談判一開始，美方就拒絕將以三八線為軍事分界線和撤出一切外國軍隊列入議程，並在談判中橫生枝節。朝中方面為表示誠意，一再讓步，但至7月24日，談判已進行半個月，關於議程問題仍未達成協議。鑒於此，彭德懷於當日致電毛澤東，指出：
以目前情況來看，美國為維持其世界反動政治地位，信賴其裝備優勢還能夠守住三面環海和狹長的朝鮮，且企圖保持戰爭狀態，同時企圖將我國拖入長期戰爭，推遲新中國的建設事業。我再有幾次勝利戰爭，打至三八線以南，然後我再撤回三八線為界，進行和談，按比例逐步撤出在朝外國軍隊，堅持有理有節。經過複雜鬥爭，爭取和平的可能仍然是存在的。如經過上述一切辦法而不能達到和平，則繼續打下去，在持久戰中，我雖有許多困難，但可克服，最後贏得戰爭勝利是肯定的。從全局觀點來看，和的好處多，戰亦不怕……我於八月中爭取完成戰役反擊的準備，如敵不進攻，則至九月舉行。最好是待敵進攻，我則依靠陣地出擊為有利。
26日，毛澤東複電指出：
七月二十四電收到。敵人是否真想停戰議和，待開城會議再進行若干次就可判明。在停戰協定沒有簽訂，戰爭沒有真正停止以前，我軍積極準備九月的攻勢作戰是完全必要的。
在停戰談判進入關於軍事分界線問題的實質性討論之後，美方代表不但粗暴地拒絕以三八線為軍事分界線，而且更加狂妄地提出海空軍優勢「補償論」，要求把軍事分界線劃在志願軍和人民軍陣線縱深內，經數天爭論，毫無讓步表示。鑒於此，7月31日，志願軍談判代表鄧華和解方致電彭總指出：爭取和談來結束朝鮮作戰的方針是正確的。但目前時機不恰當，加上我們在談判中的某些讓步使敵發生錯覺，故談判中敵之氣焰甚高。「據我們估計，至多只能讓到現地停戰，如果沒有外部的動力（如蘇聯壓力、英法等國的矛盾，特別是我之戰鬥勝利等），要想敵人撤回三八線以南十公里是極端困難的。談判需要戰鬥勝利配合，並須作破裂之軍事準備。為此特建議：戰役準備爭取八月十五（日）以前完成，準備破裂後的反擊以八月內動作為宜……以我軍一部配合人民軍來打擊東部敵人，並收復東部三八線以北地區……爭取兩步來完成三八線的收復，再談是有利的。如談判仍在繼續，最好是乘敵進攻時予以有力的打擊……或者我舉行地區性的主動攻擊敵人。總之，談判需要政治攻勢、特別是戰鬥勝利相配合才更為有利。」
8月1日，經周恩來批閱後，軍委空軍司令員劉亞樓致電彭德懷，告知空軍為配合第六次戰役的準備情況，如果9月份發起戰役，空軍共有8個團可以參戰（其中4個噴氣式和1個活塞式驅逐機團，2個衝擊機團，1個轟炸機團），另有14個團技術還相當生疏，只能勉強可以參戰。每團均以25架飛機計算。另朝鮮有100架飛機可參戰。但朝鮮境內的機場有限，並且可能遭美機轟炸。如果機場情況允許，噴氣式飛機和衝擊機可活動到漢城之線，轟炸機可活動到大邱、釜山。作戰時中朝空軍聯合司令部可設在平壤，前進指揮所與志願軍總部在一起。
8月8日，彭德懷將第六次戰役部署設想電告毛澤東並高崗；8月17日，以志願軍司令部和聯司的名義，向志願軍和人民軍各部下達了戰役預案並報金日成、中央軍委和東北軍區。總體設想是：以志願軍13個軍分兩個梯隊，第一梯隊8個軍（第19兵團3個軍、第20兵團2個軍、第42軍、第47軍、第26軍），以第42、第47兩軍圍殲鐵原地區的美第3師，第26軍和第20兵團圍殲金化地區的南朝鮮第2師和美第25師2個團，第19兵團在鐵原西南地區擔任牽制和阻敵增援任務；第二梯隊5個軍（第3兵團3個軍、第38軍、第40軍），在第一梯隊打完後，以第二梯隊繼續擴大戰果；人民軍在東線以4個軍團分兩個梯隊，配合志願軍作戰；預計榴彈炮3個師，戰防炮和火箭炮各1個師，坦克3個團及空軍10個團參戰；以人民軍3個軍團擔任東西海岸防禦任務，並以志願軍第9兵團2個軍和第39軍為東西海岸防禦的二梯隊。要求各部隊繼續作好連續縱深攻堅的戰術準備，於9月10日前完成一切作戰準備，如無意外變故，擬於9月10日下午發起攻擊。攻擊發起後，在有充分供應和補充保障的基礎上，打破以往只能打六七天的限制，實行連續攻擊，兩個梯隊各打20天至1個月。如此，有可能使美國同意以三八線為界停戰撤軍。戰役能否連續攻擊的關鍵，在於物資供應和兵員補充是否有保障。在17日的預案中，還要求各部隊根據實際情況提出補充和修改意見，並請金日成總司令提出意見。彭德懷將17日下達的第六次戰役預案，也通報給了在開城談判的鄧華和解方，徵求他們的意見。
毛澤東接到彭德懷8日的電報後，批請周恩來、聶榮臻召集會議研究並提出意見。10日夜，周恩來召集聶榮臻、劉亞樓、陳錫聯、楊立三、李濤等，對彭德懷8日電關於第六次戰役設想進行了研究，並將研究結果於11日早書面報告毛澤東。報告認為：
根據目前朝鮮雨季情況，九月份鐵路、橋樑、公路不一定能完全修好，即使預計的九月份全月糧食能於八月中旬搶過鴨綠江，但不一定都能運過清川江（橋樑全斷）。如果糧食不足，彈藥有損（潮濕一部分是可能的，前方尚未查清），便決定大打，而空軍又確定不能參加，在敵人又已確定堅守的條件下，恐很難連續作戰二十日至一個月。同時，在政治上，九月如仍在繼續談判，我便發動大打，亦不甚有利，如再不能大勝，則影響更不好。從種種方面看，我以加緊準備，推遲發動大打為有利。九月談判如破裂，則十月便須準備大打；如敵不進，則九、十兩月可在沿線尋找小戰，不斷給敵以殺傷