早在1951年春，中央軍委決定在朝鮮採取輪番作戰的方針後，鄧華就曾向彭總、中央軍委、毛澤東建議，「由於戰爭長期性，部隊應輪番與換班相結合」。鄧華指出，採取輪番作戰、輪番休整的方針是很好的，但如果部隊在朝鮮作戰傷亡大，體力消耗很嚴重，尤其是傷了元氣的部隊短期休整很不容易恢複，長期堅持下去是很困難的，再則「與這種高度現代化裝備的敵人在朝鮮作戰是有許多新的經驗（的），故全國軍隊和幹部來輪流實踐學習，根據今後形勢的發展和我軍建設來說，都是很必要的。同時照顧運輸情況，故建議在朝部隊，視情況每滿十月至一年則大換一次，幹部亦應如此，這樣各方面都有好處」。
1951年6月，中共中央確定在朝鮮實行邊打邊談的方針，中央軍委和志願軍同時也確定了在兵力使用上採取「輪番與換班相結合」的方針。當時，志願軍入朝作戰才8個月，時間並不算太長，加之7月10日開始了停戰談判，因此，中央軍委沒有立即作出部隊輪換的計畫。
停戰談判開始以後，毛澤東、周恩來、金日成認為，這次談判的核心問題，是關於軍事分界線的問題。1951年7月中旬和下旬，在討論談判議程問題時，金日成就曾告知李克農，在議程問題上，只要雙方同意以三八線為界停戰撤軍，其他均可讓步。在徵得金日成同意後，周恩來起草以毛澤東名義發給李克農的電報中，也指出：此次停戰談判，「應以爭取從三八線上撤兵停戰為中心，來實現和平解決朝鮮問題的第一步」。
在關於軍事分界線問題的談判即將達成協議時，11月中旬，周恩來起草以毛澤東名義給斯大林的電報中，指出：「談判的中心問題，是確定軍事分界線」，雖然談判雙方對這個問題還有爭論，但估計不會爭得很久。對於其他議程的談判，爭取年內達成協議，但也準備敵人拖延甚至破裂，因此，我們準備「朝鮮戰爭拖延半年甚至一年」。鑒於這種估計，加之沒有進行像停戰談判開始前那樣大規模的戰役，因此，這時中央軍委也沒有作出部隊輪換的計畫。
然而，1951年11月27日，在關於軍事分界線問題的談判達成協議，其他3項議程的談判相繼開始以後，美方代表仍是蠻不講理，百般拖延，不時表現出霸權主義和強權政治的嘴臉。按美國當局的意圖，美方代表在第三項議程（關於實現停火與休戰的具體安排問題）的討論中，竟然干涉朝鮮內政，限制朝鮮在停戰後修建機場；在第四項議程（關於戰俘的安排問題）的談判中，又打著保護戰俘人權的幌子，違反有美國簽署的1949年日內瓦《關於戰俘待遇之公約》中戰爭結束後全部遣返戰俘的規定，提出所謂「自願遣返」，並荒唐地提出「一對一」交換戰俘的原則，企圖強行扣留志願軍和人民軍被俘人員。而在戰俘營中，他們又粗暴地完全踐踏戰俘的人權，採取屠殺、毆打、恐嚇、強行刺字、侮辱等種種法西斯手段，強行「甄別」戰俘，威迫他們放棄回國或回家的意願。
由於朝中方面本著早日實現朝鮮停戰的願望，以極大的耐心和努力，進行駁斥和鬥爭，使談判於1952年2月17日和5月2日，先後就第三、第五項（關於向雙方有關各國政府建議事項）議程達成了協議。至此，停戰談判的5項議程，已有4項議程達成了協議。在關於軍事分界線和關於實現停戰的具體安排的談判中，美方均未能實現其無理要求，而在關於戰俘問題的談判中，則大做起文章。美方頑固堅持所謂「自願遣返」原則，企圖強迫扣留朝中戰俘，致使這個問題5個月來的談判沒有明顯進展，4月底以來美方代表在談判中的態度更加變壞，在4月28日的談判會上，美方提出了解決戰俘的所謂「一攬子」方案，即在停戰後只遣返經過「甄別」以後願意遣返的戰俘，宣布美方收容的11萬戰俘中，只有7萬戰俘願意遣返。美方代表並開始以一種流氓無賴的態度對待談判。因此，談判實際上已陷於停頓狀態。根據美方在談判中的這種態度看，停戰何時能實現還難以判定，戰爭可能要長期拖延下去。中共中央對談判已作拖過1952年底的準備，並決心堅守已鞏固起來的前線陣地，加修第二線工事，準備應付敵人在夏、秋季發動新的攻勢。
此時，志願軍在朝鮮作戰已19個月，入朝較晚的部隊，在朝鮮作戰也已近一年。這些部隊長期過著艱苦緊張的戰爭生活，已很疲勞，需要很好休整，同時也需按國內國防軍的整編方案進行整編。而國內執行中央軍委精簡整編方針，完成整編並統一改裝蘇聯裝備的部隊，也需經受現代戰爭的鍛煉，取得經驗。
在這種情況下，5月15日，由周恩來主持的中央軍委會議，討論了戰爭拖到年底需解決的問題，其中包括部隊的輪換問題，並責成總參謀部與在北京治病的彭德懷研究後提出方案。16日，代總參謀長聶榮臻、副總參謀長粟裕，向毛澤東、朱德、劉少奇、周恩來、彭德懷、林彪作出了報告。提出「為了使參戰部隊能得到較好的休整條件，並給國內部隊以實戰鍛煉的機會，除決將26軍調回山東休整外，今後擬有計畫地抽調參戰較久的部隊回國休整（每次抽一兩個軍），而同時國內已改裝的部隊則可入朝接替（因彈藥補充等限制，數目不能太大。未改裝的部隊尚不宜輪換），具體計畫則由總參謀部與志司具體商定之。」「為了國內的部隊和機關的幹部能及時得到朝鮮作戰的經驗，遵照主席的指示，已組織了全國兩批幹部入朝參觀。唯因人數太少和許多業務單位尚未組織，故今後擬據彭總意見，再有計畫地組織全國部隊團以上主要幹部和參謀、後勤、政工、鐵路等機關幹部輪流入朝參觀，俾使朝戰經驗能普及全軍。另在朝幹部因長期得不到休息，住宿營養等條件限制，故許多幹部身體很差，不能持久，應調回國內休息治療。因此需要組織幹部的輪換。此事應由總幹部管理部擬訂具體方案，交軍委審查批准後執行。」
總參提出的方案經軍委批准後，6月29日，制訂了第一期部隊輪換計畫，以國內華東軍區的第23、第24軍和中南軍區的第46軍輪換在朝鮮的第20、第27、第42軍，對入朝部隊的編製人數、武器配備以及入朝和回國部隊的交接，都作了明確規定。這一計畫於9月上旬開始實施。
7月22日，志願軍代司令員鄧華致電彭德懷（時彭已接替周恩來主持軍委日常工作）並轉呈毛澤東主席和中央軍委，建議如戰爭拖延下去，為使全國部隊都取得朝戰經驗，在不減弱戰鬥力的原則下，應採取分期達成全部輪換的方針，這對國防建設有利。鄧華提出了輪換的三條原則：（一）照顧戰場情況，輪換與戰場第一線的換防相結合；（二）新入朝部隊的戰鬥力不弱於被輪換回國的部隊；（三）在朝部隊，以入朝時間先後為輪換回國順序的先後，特殊情況另行考慮，被換部隊均留顧問。根據這三條原則，鄧華又提出了從1952年9月至1953年底分四期全部輪換在朝部隊的方案，每期輪換時，到第一線接防的部隊為3～4個軍，入朝部隊為4個軍，回國部隊為4個軍。還提出了各特種兵、各特種兵指揮所、各兵團指揮員和兵團機關的輪換設想。中央軍委原則同意了全部輪換的設想。
8月6日，粟裕副總參謀長從朝鮮作戰、國內防務和整編的情況全面考慮，對步兵的輪換提出了三個方案，呈報彭德懷並毛澤東，供中央軍委研究選擇：第一方案，以軍為單位輪換，志願軍除尚有兩個軍暫時無部隊輪換外，其餘均可於1953年底前輪換回國。此方案更適合於國內部隊整編的情況，但入朝各軍的兵員及武器補充有困難，可以採取將回國部隊武器留一部分在朝鮮的辦法，以用於補充。第二方案，以師為單位輪換，即以國內整編好的師逐一入朝，先配屬被換的軍指揮，國內的軍部一般隨第二個師入朝，待第三個師入朝後，指揮權移交入朝的軍部。實行這一方案對朝鮮作戰及國內防務均無影響，又適應國內部隊及回國部隊的整編，其壞處是配屬關係亂，指揮員不熟悉部隊情況，不利作戰指揮。第三方案，即鄧華所提方案，該方案很具體，朝鮮戰場可控制強大預備隊，但對國內整編改裝和國內防務均有影響。同時對高級指揮機關和指揮員的輪換也提出了建議。
7日，彭德懷將粟裕的報告轉報毛澤東。毛澤東於11日批示，此事由彭德懷處理，開會討論一下，然後再作決定。「關於輪換問題，整個時間似不宜延長到明年下半年才畢，似應從今年八月起，在十二個月內輪換完畢。輪換辦法似以軍為單位為宜。」彭德懷主持軍委開會研究後，出訪蘇聯（粟裕也出訪蘇聯），8月30日，聶榮臻代總參謀長向毛澤東呈報了輪換計畫，除第一期輪換計畫9月初開始執行外，再將國內的第11軍編為兩個師換回在朝鮮的第50軍，也作為第一期計畫。待第二期輪換時，將國內的第16軍和在朝鮮的第60軍各編為兩個師，將第11軍的兩個師分別編入第16、第60軍。第二期輪換7個軍，即以國內的第1、第16、第45（後第44、第45兩軍合編為第54軍）、第23兵團（