1948年11月参加淮海战役，先后参与了攻克宿县、任桥阻击和围歼黄维兵团等战斗，在战役中首创土工作业近迫战术，在攻击双堆集的十一个纵队中最先攻入黄维的兵团司令部，共歼敌8500余。
1949年2月整编为第十五军，属二野第四兵团建制，军长秦基伟，政委谷景生，下辖三个师，全军约四万余人。
1949年4月作为二野渡江先遣军，在安徽望江县仅用五十分钟就突破长江防线，随即沿浙赣线飞兵疾进，横扫闽浙赣。
尔后又接连参加广东、广西战役，席卷两广。
在向大西南的战略进军中，长途行军1300公里，解放云南。
1950年4月起经半年多剿匪作战，基本肃清西南地区方圆五百公里范围内的股匪。
三年半的战争将这支原来只不过是枪老兵新跑龙套的偏师，锤炼成一支兵强马壮的虎贲之师。
1951年3月，由于第十五军一直在进行剿匪作战，战备程度高，士气旺盛，又没有担负地方建设任务，就作为第二批志愿军入朝参战。
此时，军辖第二十九、四十四和四十五共三个师，（原辖第四十三师1950年12月改为云南昭通军区，另将原第十军第二十九师编入），全军约五万余人。
入朝后，即参加了第五次战役，在战役第一阶段，歼灭美军第二师三十八团大部和第三师一部，取得了不小的战绩。
在战役第二阶段，志愿军的撤退被美军的反击打乱，局势异常险恶，因连日恶战减员高达15万，伤亡几乎三分之一的第十五军，被紧急调往南芝浦里地区实施防御，以阻止美军的快速推进，掩护友邻重新集结部署。
在缺粮少弹的困难情况下，在角屹峰、朴达峰一线组织防御，抗击着美军在绝对炮火优势下的猛攻，战斗极其艰苦卓绝，阵地几度易手，每个阵地上都多次发生惨烈的白刃肉搏，十五军殊死恶战整整十昼夜，以2000人伤亡的代价，歼敌5700人，坚守住了阵地。
对战线的稳定，粉碎美军行进间占领铁原、金化，切断东线志愿军退路的企图起到了决定性的作用，战后，元帅满怀激情地致电十五军：“我十分感谢你们！”
在元帅数十年军事生涯中，这样充溢着感情色彩的电报是非常罕见的，十五军在作战中的优异表现，由此可见一斑。
战役结束后，元气大伤的十五军先后补充了8000老兵和9000新兵，恢复了元气，并按照元帅的命令十五军接管了东起五圣山，西至斗流峰、西方山，正面宽约30公里，纵深约20公里，总面积567平方公里的防区。
十五军进入防地后，立即开始构筑以坑道为骨干的支撑式防御工事，构筑了300余条坑道，总长达9000米；堑壕、交通壕50000余米；反坦克壕四道；铺设鹿砦、铁丝网5000余米。
如此浩大的战场工程，是因为面对美军世界一流的武器装备，没有制空权，地面炮火也很少的志愿军，坑道是唯一可行的山地防御选择。
十五军在进行构筑工事的同时，还利用五圣山地区地形复杂，林深草密的特点，开展称为“冷枪冷炮运动”
的狙击活动。
挑选优秀射手，以步枪、轻重机枪、单炮或单辆坦克，依托阵地采取固定或游击方式狙击敌方暴露目标，通过这种有组织的狙击，巩固阵地，消耗敌军，打击敌方士气。
十五军在冷枪冷炮运动中歼敌高达19982人，其中一团歼敌就达2000余人，该团六连所防守的5377高地，就因此被美军满怀恐惧地称之为“狙击兵岭”
。
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