停戰談判開始後，美方並沒有放棄霸權主義的政策，儘管雙方戰場上一度比較平靜，可會場上卻因美方拒絕將以三八線為軍事分界線，特別是頑固拒絕將撤退一切外國軍隊問題列入議程而出現了僵持局面。
鑒於此，彭德懷於7月16日10時致電李克農、鄧華、解方，對目前談判原則及作戰方針問題做了進一步的分析和闡述。充分估計了我方在堅持三八線和撤軍問題上可能會遇到很多困難的前景，認為，還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。」強調「軍事方針仍積極作持久戰準備，在朝鮮境內沒有實現撤退外國軍隊以前，決不應有絲毫鬆懈和動搖」。同時，通報了志願軍和人民軍積極進行第六次戰役戰術演習教育和具體準備工作情況，進一步統一了以打促談的思想。
在此基礎上，彭德懷於7月24日，就組織戰役反擊以配合談判問題致電毛澤東。彭德懷通過分析後認為，美帝國主義是處在矛盾狀態中。「我再有幾次勝利戰役，打至三八線以南，然後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」。繼而提出，「我（軍）於8月中（旬）爭取完成戰役反擊的準備，如敵不進攻，則至9月舉行。最好是待敵進攻，我則依靠陣地出擊為有利」。
7月26日，毛澤東複電同意彭德懷意見，指出：
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。
在停戰談判進入軍事分界線問題的具體討論之後，美方代表更加傲慢、絲毫沒有讓步的表示時，7月31日，志願軍談判代表鄧華、解方致電彭德懷，建議「談判需要戰鬥勝利配合，並須作破裂之軍事準備。……戰役準備，爭取8月15（日）以前完成，準備破裂後的反擊以8月內動作為宜。……如談判仍在持續，最好是乘敵進攻時予以有力地打擊，……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，特別是戰鬥的勝利相配合才更為有利。」
8月1日，毛澤東致電彭德懷，對9月戰役的兵力部署和糧彈儲備問題做了原則指示並提出了詢問。在此形勢下，彭德懷根據毛澤東的指示，結合對敵情的分析判斷，以及志願軍和人民軍進行戰術演習教育及具體工作的準備情況，於8月8日向毛澤東報告了第六次戰役的作戰意圖和基本設想：
下一戰役無論進攻或反擊，準備連續激戰二十天至一個月。如我第一線傷亡嚴重，不能再繼續作戰時，將二梯隊五個軍及第20、第39軍共七個軍和人民軍兩個軍團，適時投入戰鬥，再持續一個月攻勢。我能堅持兩個月的連續攻擊，打破我以往六至七天的短時攻擊。每月消耗敵四萬人左右，美帝似有可能屈服求和，以三八線為界，撤退在朝外國軍隊。同時仍作持久戰打。戰役的關鍵是物資和兵員的適時補充，不知後方能否滿足要求。
8月17日，彭德懷以志司和聯司的名義向部隊下達了作戰預令，同時上報金日成、中央軍委和東北軍區。作戰預令，即「第六次戰役預定方案」，與8月8日的基本設想略有不同，其基本部署是：
戰役第一梯隊志願軍八個軍，以第19兵團三個軍牽制鐵原至臨津江西岸之敵，並切斷鐵原至議政府的公路，堅決阻擊鐵原以南之敵向北增援；集中第47、第42兩軍包圍殲滅鐵原地區的美第3師。
以第26軍和第20兵團兩個軍，除各一部牽制當面之敵外，集中主力突破，然後視情況殲滅金化東西地區的美第25師（兩個團）和南朝鮮軍第2師。
第二梯隊志願軍第3兵團三個軍，第38、第40軍共五個軍，於戰役開始後開進到指定地點，視情況投入作戰，繼續擴大戰果。
人民軍四個軍團在北漢江以東至東海岸，分兩番配合志願軍作戰。
預令要求各攻擊部隊務於9月10日前完成連續縱深攻堅戰鬥的充分準備，兵團和軍於8月25日前研究出具體的作戰方案。擔任戰役第二梯隊之各部根據距離遠近不同，於28日前做出開進計畫。並要求第9兵團（欠第26軍）應有隨時策應元山方面人民軍第7軍團和南線主力方面作戰之準備。亦明確了特種兵的配屬將以補充命令下達。
預備命令下達後，彭德懷徵詢了各級領導的意見。彭德懷在8月20日和22日分別接到鄧華和解方對作戰預案的意見後，於8月24日複電鄧華、解方，進一步闡明了戰役意圖。
彭德懷在電文中說：「17日預備命令，是要把全軍動員起來，積極準備作戰，而非具體部署。」目的在於集中兵力（第42、第47軍）火力爭取殲滅鐵原、大老里、漢灘川以西地區敵斜邊陣地之美第3師、土耳其旅約23印0人。第19兵團實際上只是牽制、擋住美騎兵第1師、英聯邦師、南朝鮮軍第1師。第26軍一部在金化北正面牽制，主力向金化西南迂迴，以分割美第25師與第3師的聯繫。第20兵團主力從南朝鮮軍第2師處打開缺口後，擋住或延遲美第24、第7師增援。如鐵原地區敵被殲而金化地區敵有混亂可能，第26軍、第20兵團即可乘勢殲滅美第25師及南朝鮮軍第2師一部或大部；如兵力不夠時，再以第15軍投入戰鬥，殲滅金化地區之敵。以上有下一戰役第一步計畫的真實企圖。也是將空軍二十二個團準備於9月初參戰的條件考慮在內的。因此，戰役第一步殲敵計畫可能完成。如第一步計畫只完成一部，甚至根本打不動，攻擊六至七天時，擬將一線部隊輪番撤退，誘敵出擊，我以第3兵團預先佔領金化以北之五聖山、平康、蓬萊湖及平安川以南至安峽陣地線（第42、第26軍撤至玉洞里、劍不里為預備隊），第19兵團、第47軍亦撒守朔寧、九化里及開城以北之第一道防線吸引敵人攻擊，待其傷亡疲憊至相當程度時，我集中第38、第40軍共十萬人，從其側翼出擊，求得殲敵兩個師的兵力，將敵打回三八線。
此前，志願軍司令部為加強對準備參加反擊作戰之各部隊的戰術演習教育工作，於7月29日，轉發了第64軍進行攻堅突破教育情況，以促使各部隊科學組織、正確實教，切實提高效果。次日，又以聯司名義，將第3兵團成立戰術研究會及其活動的做法通報各部隊「依照辦理」。根據志司指示，志願軍炮兵下達了機動炮兵調整方案，要求進行充分的準備和油彈糧食之囤積，積極配合部隊作戰役性質之偵察，認真了解掌握預定進攻方向之敵情道路情況。為不使剛剛入朝的第20兵團重複過去各軍教訓，志司除令其各級主職幹部到第26、第27軍陣地先行研究外，並為使該兵團在防禦戰中取得初步經驗，擬令其於8月中旬到達淮陽以南接替第27軍防務。志司還就第9兵團參加第六次戰役之兵力使用提出了初步意見。
伴隨聯司關於「第六次戰役預定方案」的下達，為把全軍動員起來，積極準備作戰，志願軍政治部於8月21日下發了第六次戰役的政治工作指示。指示針對第六次戰役的特點和部隊現實思想狀況，對戰役前的思想發動和政治工作要滲透到各項準備工作當中，以及為確保攻擊戰鬥的不間斷提出了具體要求：
首先，要把五次戰役後部隊整訓、新的戰役準備，特別是思想教育收穫總結好。對努力學習、虛心檢討經驗教訓進步快的給以表揚，對存有和平幻想、敷衍塞責及各種不正確的思想與情緒給以徹底的批判。
在此基礎上，進行一次普遍而深入的戰役思想動員，務使大家懂得打好這一戰役，無論在軍事上政治上，都有偉大意義，並從而徹底揭破美帝在最近和平談判中陰謀詭計，激勵全體指戰員的高度義憤與殺敵的決心，發動大家訂立個人的、集體的立功計畫，為爭取這一戰役完滿勝利而奮鬥。
強調政治工作要協同有關業務部門，充分做好糧食、彈藥、通訊器材的計畫和準備。叫響「一切為了前線」的口號，發動大家克服困難、攻克難關，保證靠近最前線的一段，最艱苦的運輸工作能順利完成；研究電台、報話機、有線電話、徒步通訊在各種情況下的暢通；充分研究攻堅中之掃雷、破鐵絲網等技術及各種戰術動作，協助司令及後勤機關檢查、督促，及時總結交流經驗。
為保證持續不間斷的攻擊，指示號召，戰鬥部隊要有高度的頑強性，做到邊打邊組織，指揮不間斷；要盡量組織非戰鬥人員協助醫務人員、擔架人員，儘力搶救傷員；要發揚軍事民主，同時要教育部隊堅決執行命令；大家都做敵軍工作，並嚴格執行俘虜政策，以瓦解敵軍；要發揚階級友愛，團結友鄰部隊，特別要體諒特種兵組建時間短、實戰經驗不足的困難，教育部隊不埋怨、不為難，多為其創造條件，以增強步兵與特種兵間的情感，達到聯合兵種共同作戰的目的。
聯司關於第六次戰役的預備命令下達後，志願軍各部隊結合各自作戰任務，進一步加強作戰的物質和精神准