抗美援朝前三次战役，志愿军把“联合和国军”赶到了37线附近。不过美军主力并未受到太大损失，新上任的第八集团军司令李奇微经过两个多月的调整，恢复了军队士气。并通过不断的试探性进攻，摸清了志愿军后勤供应困难以及前线兵力不足等缺点，开始发起反击。美军主力在西线压迫志愿军50军和38军，企图夺取汉江以南地区，东线则是以南朝鲜军为主的混编部队向北推进。
针对以上情况，志愿军司令部（以下简称志司）采取“西顶东放”的策略，要求50军和38军112师在汉江南岸坚决阻击美军，拖住其主力。西线则逐次阻击，掩护主力集结。在准备反击时，先打横城还是砥平里，志愿军副司令邓华和韩先楚出现了不同的意见。权衡利弊，砥平里美军较为集中，难以分割歼灭，敌军增援到后反而对我不利。
志司最终决定先攻打横城，歼灭南朝鲜军，孤立砥平里美军，迫使其往后缩。这个战术安排符合毛主席十大军事原则之“先打分散和孤立之敌，后打集中和强大之敌。”
志愿军入朝作战以来，每次战役目标都是以歼灭南朝鲜军有生力量为主，成了南朝鲜军的苦主。
第一次战役，目标是“首先歼灭南朝鲜军两至三个师”，此次战役共歼灭南朝鲜军12325人。第二次战役，志司仍然决定先从南朝军身上打开缺口，确定“以先切断包围，求得全歼伪七、八两师为原则”的作战部署，此次战役共歼灭南朝鲜军1.2万余人，南7、8两师遭到重创。第三次战役，目标仍是“争取消灭伪军几个师及美军一部”，这次战役一打响，前线的南朝军一听到炮声就纷纷往汉城溃退。
南朝鲜军已经对志愿军产生了心理阴影。李奇微回忆起汉城撤退的场景，南朝鲜军向潮水一样溃退下来，他试图在公路上拦住南逃的卡车，然而哪些士兵并不理会他，而是绕过他继续逃跑。李奇微意识到南朝鲜军孱弱的战斗力难堪重任，决定将其跟美军混编。希望在美军的重武器支援以及指挥官的监督上，帮其提升作战能力。
在“联合国军”的反击中，美第10军军长阿尔蒙德命令南朝鲜第8师向横城推进，搜寻、试探敌军火力。南朝鲜第8师在推进过程中没有遇到太大阻力便越过横城，21团推进到横城的北部的五音山附近，10团推进到西北的圣智山附近，16团在横城西部。以重炮和坦克为主的美21支援队在南朝鲜军后方支援其作战，美2师32团3营则在横城附近待机。
2月10日，由于21团和10团遭到强力阻击，两团之间出现了较大空隙，南8师师长崔荣喜把反坦克炮营调到两者中间堵塞缺口。11日，该营发现当面有师级规模的军队在运动，立即将这一情况上报。
南朝鲜军对志愿军即将发起的进攻似乎有天生的直觉，上一次是南1师师长白善烨，在感觉即将要被攻击前要求与美军换防，从而逃过一劫。这一次，南8师师长崔荣喜向美第10军军长阿尔蒙德建议，撤退到稍微靠后的阵地建立防线。然而阿尔蒙德并未同意，也许他心里在想：对面1个师，你也1个师，还有我美国大兵的支援，有啥好怕的。不过崔荣喜也不敢再向前，他下令部队转为防御。
12日晚20时左右，志愿军集结完毕全线发起反攻，分多路穿插推进。南21团防线很快被攻破，团长收拢阵线准备后撤时，发现道路已经被志愿军破坏，只能下令各营丢掉装备，分头突围向美军阵地靠拢。南10团以及反坦克炮营也很快被包围，士兵们纷纷溃散，团长权泰顺在收容士兵时，混乱中被志愿军击毙，各营失去了指挥，分头向横城逃窜。南16团虽然进行了抵抗，但是左右都失去了支援，3个营被包围大部被歼灭。
13日1时左右，也就是交战后的5个小时左右，南8师师部与各团中断了联系。师长一看情况不对，带着师部及两个加强炮兵连立即撤出了横城。从横城东面迂回包围的66军因为遭到南朝鲜第3师的阻击，未能按预定时间占领目标，给横城东南方面放出一个口子，该师师部得以安全逃脱。
南朝鲜第8师的残部逃到了美军21支援队的阵地上，原本在后面支援作战的美军变成了前沿部队。中校基思向美军2师炮兵指挥官报告了这一情况，要求向美军38团靠拢，同时请他转告南朝鲜第8师命令部队停止撤退。21支援队的士兵试图收拢溃退下来的南朝军，但收效甚微，这些溃兵手中大多已经没有了武器。而撤退的请求也迟迟得不到回应，因为此次作战是第八集团军司令李奇微上任以来第一次大反击，重要部署都要经过他的同意。
大概一个半小时后，21支援队才得到同意撤退的指令。他们用2辆坦克开道，沿着公路撤退，南朝鲜军跟在他们后面。不出所料，中途又遭到了志愿军的攻击，开路的坦克被炸毁。两个美军小分队丢了装备逃到西边的山里，跟在后面的步兵队也被打散。美军一路狂奔，把大量武器丢在路边，21支援队到达美军38团3营防区时，发现伤亡超过400余人，丢失了大量装备。
其中包括3门M1式155mm榴弹炮，这种重炮抗美援朝战争前，志愿军一门也没有，全靠在战场上缴获，后来在上甘岭战役中发挥了巨大作用。
当天晚上，横城以东的南朝鲜第3师两个团在遭到攻击后，也快速撤出了战场。美军原本计划以38团展开反击，但是左翼洞开无人防守，右翼南朝鲜第3师的防线似乎也不牢固。此时志愿军42军125师已经插到横城以南的回岩峰，39军117师正在向横城穿插，66军196师也已经突破南朝鲜第3师的防线，向南合围。美军也不得不像沿着横城到原州的公路撤退，在撤退途中接连遭到志愿军的攻击，荷兰营损失一百多人，同时也丢失了大量装备。
南朝鲜第8师退至周浦里才开始收容溃兵，韩国战史没有提到他们在这次战斗中的损失。不过美国战史帮他们统计了损失：仅南8师就损失了323名军官和7142名士兵，损失14门火炮、5门反坦克炮、87门迫击炮、137个火箭炮发射筒，68辆卡车、2389支卡宾枪和4096支步枪。这次战役包括南朝鲜军在内的联合国军共损失11862人，美军和荷兰营还丢失了14门105mm榴弹炮、6门155mm榴弹炮，6辆坦克和280台车辆。
李奇微听到损失后勃然大怒：“虽然一门火炮跟士兵的生命相比，并没有什么神圣的地方，但我不希望再听到损失5门155mm榴弹炮这样的报告，这是某些部队领导不力的表现。”他要求督察长就装备损失原因进行调查。
五天后，调查报告出炉，美军的报告认为：造成美第2师装备和人员损失的原因是南朝鲜第8师突然的溃败，并且没有将信息报通报给第2师。报告同时建议，以后不要再将美军和南朝鲜军进行混编。可以看得出，美军对南朝鲜军有多失望。
许多年后，李奇微在写回忆录时，提起此事仍难掩失望：“在中国军队的进攻面前，美第2师又一次首当其冲，遭受重大损失，尤其是火炮的损失更为严重。这些损失主要由于南朝鲜第8师仓皇撤退所造成的……南朝鲜军队在中国军队打击下损失惨重，往往对中国士兵怀有非常畏惧的心理，就像遇到了了天兵天将……脚踏胶底鞋的中国士兵如果突然出现在南朝鲜军阵地上，总是把许多南朝鲜士兵吓得头也不回飞快逃命。”
从战役结果来看，志愿军虽然攻下了横城，歼灭了部分敌军，缴获了大量装备。但由于66军错失了合围敌军的机会，导致南朝鲜第8师师部、南朝鲜第3师及大部分美军逃脱。战后彭德怀却高兴不起来，由于未能全歼敌军，自然会影响到接下来的砥平里战役的进攻。从战略上看，横城的胜利对“联合国军”影响不太大，没有动摇李奇微坚守砥平里的决心。反倒是志愿军为了攻打横城消耗了原本就缺乏的后勤物资和兵力，为后来攻打砥平里失利埋下了隐患。而砥平里战斗的失利，几乎又成了整个抗美援朝战争的转折点，此战之后，双方的战线始终稳定在38线附近。在后来的总结中彭老总提到：“我经过出击，胜利了，但胜利不大。”
战争看起来只有战场上的决死拼杀，其实战术上一些小的细节往往会影响整个战争的走向，不过中国军队是一支善于总结和反思的队伍，强大的人民军队就是在这样的血与火的淬炼之中慢慢长成的。
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