经过充分准备后，第74师221团于6月10日21时30分发起战斗。该团第6连和第5连两个排在120门炮火的支援下，对381高地东北无名高地美军第3师发起攻击，经50分钟激战，全歼美军1个加强连，占领阵地。11日3时，对方实施连续反扑，阵地复为美军夺占。是日23时，221团在强大炮火掩护下，以第1、第4连共9个班再次攻击381高地。连长李云彩率领6个班占领主峰，经过1昼夜激战，打退了美军11次反扑，双方夺数小时，阵地再次易手。13日，第74师再以第221团第8、第9连6个班兵力三打381高地，全歼守敌，攻占主峰。战斗一直持续到15日夜，9连、8连又接连打退敌人12次反扑。后因战役第二阶段即将开始，74师奉命做出战略调整，即令其221团停止对381高地的争夺，撤出战斗，此役使得美3师在这块不足半平方公里的阵地上，又丧失了10多个连队，被歼1800余人。

    6月12日，70师以209团2营在14辆坦克、103门火炮的支援下，向399.8高地南山猛攻，一举攻占美第3师与南朝鲜第9师结合部399.8高地南山1至4号阵地，歼敌大部，同时故意留下5号阵地为饵，诱敌反扑，在敌反扑中大量歼敌。南朝鲜军第9师果然以排至营兵力疯狂反扑，209团第2营依托有利阵地，痛歼运动暴露之敌，连续击退敌14次反冲击，歼敌1200余人，守住了399.8高地南山，在209团进攻的同时，208团以4个连的兵力对275高地发起攻击，经24分钟激战，歼美军第3师和南朝鲜军首都师各一个连大部，并在打退对方7次反冲击后撤出战斗。

    在此期间，72师以214团、216团各一部兵力对597.9高地及537.7高地南朝鲜军第9师前沿分队实施进攻，歼敌6个排。第一阶段作战历时5昼夜，24军歼美第3师5000余人，并巩固地占领了4个敌前沿要点，将阵地南推了约3平方公里。美第3师遭此重创后不得不与美第2师换防，后撤20公里补充喘息。

    6月15日，第一阶段作战结束后，24军将汉滩川以西防务移交第16军，第74师、第70师210团北移紫霞洞、上松馆里休整，准备配合第三阶段作战；以第70师（欠210团）、第72师各选正面点数，以南朝鲜军为主要目标，进行不间断的小规模战斗，发展顺利。

    6月24日午夜，第70师208团第1、2、7连及第209团4连1个排攻击275高地及其以东无名高地，一举攻占敌阵，歼美军第2师、南朝鲜军第9师各1个连，并击退敌1个连反冲击。25日拂晓前，主动撤出战斗。

    第72师214团第2、6、9连组成7个排攻击597.9高地以东、以南两个无名高地之敌；以216团第1、第7连组成11个班攻击537.7高地北3号、4号阵地之敌。6月24日午夜，第214、第216团对南朝鲜军第9师守备的4个点同时发起攻击，经40分钟战斗，全歼各点守敌400余人（其中俘42人）。6月25日至7月2日，南朝鲜军第9师出动1个班至1个连的兵力，连续反冲击120余次，均被第214、第216团击退。

    24军第二阶段作战历时10昼夜，歼敌3000余人，巩固地占领了敌前沿3个要点，阵地南推进约6平方公里。

    在此期间，蒋介石集团不甘心朝鲜停战，不断的袭扰东山岛。中央军委认为朝鲜停战后，台湾海峡和北部湾的形势一定会紧张起来。1953年5月，中央军委任命皮定均为福州军分区副司令员，由张震接替皮定均的职务担任24军代军长。5月12日，张震入朝到职。此时正值夏季反击战紧张时期，彭德怀命令在朝作战的指挥员暂缓回国。皮定均十分关注战事发展，他考虑到张震刚到朝鲜战场，情况不熟，所以他并没有马上离开，而是与张震共同研究制定第三阶段的作战方案，协同指挥作战。

    由于前期的积极作战，6月中下旬，停战谈判有了明显进展，各项协议均已达成，但美军不甘心失败唆使南朝鲜假借“就地释放”之名扣留中朝军队战俘，以拖延《停战协定》签字，破坏谈判，甚至狂妄地叫嚣要“北进”“单干”。为了遏制南朝鲜军队的嚣张气焰，再一次打击美军和南朝鲜当局，张震和皮定均研究决定24军第三阶段作战重点打击南朝鲜军。根据上级的指示，24军积极配合第二十兵团在金城地区举行一次大规模进攻作战。

    按志司、兵团命令，24军整个作战分为三步：第一步，74师配属72师215团和216团，并加强火箭炮第205团1个营，炮兵第201团1个营、炮兵第11团2营、炮兵第21团1营、炮兵第29团1营、炮兵第47团1连、坦克第2师炮兵团2营、第38军炮兵团1营、第47师炮兵团1营、72师炮兵团1营、70师炮兵团1连，对注字洞南山及杏亭西山之敌先行发起攻击，攻击得手后，坚决予以控制。第二步，72师继续攻击537.7高地及以北与阳地村以南诸无名高地之敌。华川方向作有限度进攻时，为协同作战，74师视情依托已得阵地，继续向敌纵深扩大战果，向对方第2阵地和第2防御地带进行重点突破，直取鸡雄山、千佛山及597.9高地南诸无名高地，并在千佛山以东地区与第二十兵团各部会师。为确保第二十兵团右翼安全，24军在左翼实施主要突破，而后大胆迂回包围，猛烈穿插分割，各个歼灭敌人。

    7月6日，24军军部再次召开了作战会议，审定了作战方案，进一步统一了战术思想，明确了战斗任务，各部队隐秘快速地向进攻地域开进。7月10日，皮定均仍坚守在战场上，并写下了《小部队活动战例汇集》。7月13日19时30分，74师攻击部队按预定计划向冲击出发地域运动，20时40分，两个攻击团第1梯队9个突击连全部到达攻击出发阵地。第2梯队当第1梯队实施冲击前3分钟亦运动冲击出发阵地，各团预备队同时进至前沿阵地坑道。21时，经24军强大炮火袭击后，第220团在左、第215团在右，分别向南朝鲜军首都师防御阵地发起冲击。一举突破南朝鲜军首都师前沿阵地，而后对其第一线各支撑点进行分割包围，经5小时激战，歼敌1700余人，胜利完成了第一步作战计划。

    第74师配属部队夺取注字洞南山诸阵地后，左翼第二十兵团亦已全面突破金城以南防线，并乘胜向纵深发展。此时，美军第3师及南朝鲜军第9师一部沿金化、梨实洞向东靠拢，企图威胁第二十兵团右翼。24军决定以第74师预备队222团加入战斗，令1营由481高地沿佳岘里、桥田里向芦洞方向实施攻击，3营由忠贤山沿1营攻击路线前进，以增强1营的突击力量；以221团攻占阳地村南山。战至13时，222团以50门火炮向芦洞公路之敌进行3分钟集中轰炸，一举占领432.8高地，歼灭敌大部，在其他各部的积极配合下，第74师占领了432.8高地及阳地村南山，并立即抢修工事，准备打敌反扑。14日夜，第二十兵团加强攻势，阵地迅速向南推进第24军判断432.8高地为敌进退必经之路，遂令第222团不惜一切代价坚守阵地。15日8时起，敌军向222团坚守的432.8高地发起连续疯狂的反击，妄图夺回该阵地。8时许，敌军在飞机、坦克、大炮的支援下疯狂反扑，10个小时内竟达25次。在此之后，敌反冲击兵力逐渐加大至1个连、1个营、1个团，持续反扑，均被222团击退。战斗持续到16日，敌军将反击重点转向第二十兵团，兄弟部队趁敌撤退混乱之际分路出击：72师216团于10时40分趁敌换防师，全部占领537.7高地及凤尾以北地区，74师右翼有了可靠保障。70师210团于11时先后占领阳地村南山，葛洞北山地区；同时，72师214团攻占了597,9南无名高地及西南无名高地。经过战斗，至17日，24军完成了第二步作战任务。

    此次战斗，24军共歼敌3510名，俘敌273名。敌人吹嘘的工事最标准，设防最坚固的注字洞南山所谓“模范阵地”变为24军的防御阵地。

    18日以后，敌将反击重点转移到第二十兵团中央集团正面。为配合第二十兵团的行动，24军奉命巩固现有阵地，暂停执行第三步作战任务。

    “联合国军”在中朝军队的强大攻势下，于7月27日被迫接受停战条件，在《朝鲜停战协定》上签字。停战实现，第三阶段作战遂告结束。

    夏季反击战役历时47天，进行大小战斗40余次，24军歼敌13000余人，美军第3师第7、第15团，南朝鲜军首都师第26团和南朝鲜第9师第28、第29、第30团均遭歼灭性打击；美军第3师第65团、美军独立第5团和比利时营、希腊营、卢森堡排也遭严重打击。志愿军阵地向前推进33公里，敌防区的金化、千佛山、亢峰等重要阵地，均被占领，为迫使“联合国军”接受停战协定提供了重要条件。

    在此期间，皮定均鉴于前线的情势逐步稳定，于1953年7月下旬离开朝鲜战场。皮定均归国之后没有直接上任，先乘火车到了山东兖州，再到曲阜的孔庙，看望在那里的24军留守处全军家属。9月，赴任福州军区副司令员。后曾任福建省军委会副主任、兰州军区司令员、甘肃省省委书记、福州军区司令员。皮定均在朝鲜战场上的突出战绩，朝鲜民主主义共和国授予他一级自由独立勋章。1955年被授予中将军衔，荣获二级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1976年7月7日，赴福建东山岛协调三军演习时，因飞机失事，在福建省漳浦县灶山殉职。