志愿军战士们在黄继光烈士纪念碑前庄严宣誓。
凌晨突袭
“联合国军”发起进攻的时间，我军史记录为凌晨5时。军旅作家张嵩山却对这个时间存疑，对比各国军史记录，他发现开战时间说法不一：韩国《朝鲜战争》的说法是4时30分，而美军作战文书则说是5时44分。
不论是几点，这都是一次让志愿军有些意外的进攻。
负责五圣山、斗流峰、西方山一线防御的是志愿军第15军。原本作为战略预备队的第15军是几个月前彭德怀司令在朝鲜战场上最后一次排兵布阵时拉上去的。那次作战会议后，彭德怀把第15军军长秦基伟留了下来，告诉他：“五圣山是朝鲜中线的门户，失掉它我们将后退200公里无险可守。你要记住，谁丢了五圣山，谁就要对朝鲜的历史负责。”
守卫五圣山，易守难攻的上甘岭方向并非防御重点。由于只有3.7平方公里的狭小面积，两个高地原本各只有一个连防守。
10月2日，韩国第2师一名参谋投诚，供称其所在的团要配合美军将向这一地区发动攻势。可惜这份意外的情报，没能得到准确的解读。第15军判断，敌人的进攻方向可能在西方山，命令第44师加强准备、严阵以待。估计五圣山方面的韩国军也会做些配合，但规模不太大，所以只令第45师第135团作一般准备，将防守这两个高地的兵力分别增加到1个营。志愿军原本准备以第45师一个加强团向注字洞南山韩国第2师1个加强营的阵地实施反击，配合的炮兵此时已进入阵地，炮口指向注字洞南山。
“联合国军”却抢先动手了，且来势汹汹。
军事科学院编写出版的《抗美援朝战争史》中记载，在强大的炮火支援下，美第7师第31团全部、韩国军第2师第32团全部、第17团1个营，共7个营的兵力，分6路，以1个排至1个营的兵力多梯次向志愿军防守的两个高地发起猛烈进攻。
军科院原军事历史研究部副部长、朝鲜战争史专家齐德学少将告诉记者，“7个营的兵力”根据的是志愿军资料；美军战史和韩军战史中记载，美军和韩军各使用了2个营的兵力。即使这样也大大超过克拉克预先的用兵计划。
一天之内，30余万发各种炮弹和500余枚重磅炸弹亢奋地尖叫着砸向志愿军的两个阵地。随着火光中的一声声轰响，第15军苦心构建了4个多月的地表工事到中午时已荡然无存。曾经植被丰茂的山头寸草未剩，就连岩石都被扒了一层皮，脚下一尺多厚的屑片粉末，一踩一个坑。张嵩山说，爆尘、浓烟遮天蔽日，以至他走访过的许多老兵们都以为那一天是个阴天。
此时，志愿军第45师准备反击注字洞南山的炮兵来不及变换阵地，能够支援步兵作战的只有榴弹炮3门、山炮6门、野炮6门。第135团担任防守的志愿军，只能使用步兵火器依托各个暗火力点，抗击密集冲锋之敌。
惊心动魄的爆炸声中，两高地上的步话员一次次在坑道口立起天线，拼命呼叫千米之外的营指挥所。但炮火实在太猛烈，短短几分钟，坑道里储备的十几根天线全数被炸毁，电话线更是被炸得不成样子。弹雨中，营部电话班副班长牛保才冲了出去，一路上边躲避炮火，边接上断线，随身携带的整整一大卷电话线用完，还差了一截！多处负伤的牛保才双手抓起断线，用自己的身体接通了线路，用生命换来了三分钟的通话时间。第135团副团长就在这宝贵的三分钟里向前沿坑道部队下达了紧急作战命令。
炮火也同时惊醒了位于4公里外的第45师师部。师长崔建功飞快地跑上山顶向南眺望，只见十几里外炸点闪烁成一线的前沿阵地上，有两个点亮得格外刺眼。紧随其后跑上来的作战科长宋新安立即判明：“那是597.9高地和537.7高地北山。”敌人是主攻还是佯攻？通讯中断，战斗进行了几个小时，敌人的作战企图、兵力规模、战术手段仍然一概不清。侦察连派人去前线了解情况，第一批人在半路上牺牲了，第二批两个人几经周折终于来到597.9高地的5号阵地，一看阵地上只剩下一个战士了，美军正蜂拥而来，他俩毫不犹豫立即投入战斗……
就在各级指挥员心急如焚地等待战况汇报时，战斗一幕比一幕惨烈地在两个高地展开——机枪射台被炸烂了，战士陈治国用负伤的身体充当射台。孙子明4次负伤昏了过去，醒来时敌人已经冲上了阵地，他握着3颗手榴弹冲入敌群……
激战至17时，尽管击退了敌人一次又一次的冲锋，大部分的表面阵地还是被攻占了，伤亡较大的志愿军全部退守坑道。
秦基伟在回忆录里沉痛地写道：“出于错觉和判断失误，我们的精力仍集中在反击注字洞南山，结果给敌人以可乘之机，赢得了战斗发起的突然性。我军在14日战斗开始时没能回过手来给敌以沉重打击，从而拉长了战斗持续时间。”
