此時的聯合軍方面，為了應對志願軍的進攻，他們在勿老裡至西海岸重新部署了一條防線。
經過半個月時間的休整，志願軍方面於5月16日發起第二階段的作戰。
志願軍第9兵團，北韓人民軍第2，第5，第3軍團作為主力部隊，率先從勿老裡一帶發起突擊。
由於對手基本都是南韓軍，因此經過連續5個晝夜的突擊，位於東線的南韓軍連戰連敗，最後退守到了下珍富里一帶。
而第10軍眼瞅著友軍抵擋不住志願軍的兵鋒，第一時間派了1個主力師前去接應協助。
另外南韓第8師也從大田區域移到旅客平昌，堵住了戰役缺口。
由於聯合軍東西兩線己經完了連線，志願軍經過多日作戰，後勤補給告急難以為繼。
因此，第五次戰役的第二階段作戰就此結束。
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