6月19日，彭德懷由北京起程赴朝，準備參加停戰簽字。20日趕到平壤與金日成商談，彭德懷主張再打一仗，以打擊李承晚破壞停戰談判的行徑。當晚22時，彭德懷給毛澤東去電建議推遲停戰協定簽字時間，準備“再給李軍以嚴重打擊，再消滅李軍15000　人”。毛澤東覆電同意。這樣，志願軍就組織了金城反擊戰。這次戰役的主要指揮員是鄧華。彭德懷把自己擺在“二線”，　著重掌握這個戰役打到什麼程度。他認為，對李承晚既要打痛他，使他無法北進；又要適可而止，給他留下點轉彎的餘地。這樣就要打得猛，打得利索，不能拖泥帶水。等他反應過來，調軍反撲時，我已站穩腳跟，轉入堅固的陣地。

參加這次戰役的志願軍進攻部隊共6個軍（六十七、六十八、五十四、六十、二十一、二十四軍），分為　3個作戰集團，彭德懷對各個集團選擇的突破口異常關心，都一一詳細過問。戰役所需的物資輸送工作，也是彭德懷最關心的一個問題。在朝鮮戰場上，這是關係著部隊前進速度和距離的嚴重問題，過去志願軍常常由於糧食、彈藥跟不上進攻的部隊，不得不把攻勢停下來，被敵人稱為“一禮拜攻勢”。彭德懷一再和志司各部的領導人討論：“能不能讓部隊進攻得更遠一點呢？”

7月13日，志願軍司令部下達了發起攻擊的命令。當晚天氣陰沉，悶熱異常，21時，志願軍的6個軍在夜暗的掩護和1000多門火炮的支援下突然對當面之敵發起猛烈進攻，打得南朝鮮軍暈頭轉向。志願軍即趁其混亂之際向南迅速進擊。

彭德懷這次返回檜倉司令部，看到這裡的情況有了很大變化。在原來他住過的大礦洞左邊，挖了一個新的馬蹄形坑道，在坑道兩壁鑿出4個石窟，石質堅硬不溢水，彭德懷就住在其中的一個石窟裡。這時，他走出石窟，獨自在坑道外邊踱步，等待著前線的訊息。他不去作戰室，以免打擾鄧華的指揮。處在這樣的關鍵時刻，即使象他這樣的沙場老帥，心緒也是難以平靜的。一小時後，前線的報告到了：“全線突破。”各個作戰集團向縱深發展的訊息也一個接著一個傳來。彭德懷才面露笑容，回到石窟裡。戰鬥到16日，敵方援兵開始接近，志願軍迅速轉入防禦，至27日結束戰役，共斃、傷、俘敵7。8萬餘人，收復土地178平方公里。李承晚深怕志願軍繼續進攻，接受了停戰協議。燃燒3年多的朝鮮戰火終於熄滅了。這時，彭德懷方感“今日得寬餘”，破例看了來前線慰問的京劇團演出的《三打祝家莊》，還親自點了一出諷刺喜劇《葛麻》。當戲中聰明的小長工百般作弄想賴婚的地主，而終於和自己的心上人結成良緣時，彭德懷和大家一起使勁地鼓掌歡笑。自從1950年10月4日離開西安踏上硝煙瀰漫的朝鮮戰場以來，人們還是第一次看到他這麼輕鬆，這麼愉快。

停戰簽字的日子終於臨近了。在一個陰雨連綿的下午，彭德懷乘吉普車離開檜倉，於午夜時分到達松嶽山下開城的“來鳳莊”——中朝談判代表團的住地。這裡同沿途各地相比，又是另一個世界。雖然遠處的炮聲清晰可聞，敵機掠空轟鳴而過，地面卻是燈火通明，房舍整齊，道路平坦，綠樹成行，一派寧靜安謐的景象。

彭德懷住在一個青磚瓦房的小院裡，第二天和談判代表團負責人李克農等仔細分析情況後，研究了停戰後的各種對策。他不能只慶幸停戰的實現，他的注意力仍集中於簽字的實際效果和停戰的穩定性，以及簽字以後可能出現的問題和相應的對策。7月27日，是正式簽字的日子。簽字的儀式與彭德懷離京時的設想不同。在北京準備的方案，是雙方司令官都親臨板門店，同時在談判桌的兩端簽字。但後來雙方協商，改為先由雙方首席談判代表在板門店簽字，然後再將協議文字分別送到各方司令官駐地，分別簽字。這種改變，原因很多，考慮雙方司令官的安全是原因之一。彭德懷準備離京的時候，細心的周恩來為保障彭德懷赴板門店簽字的安全花費了不少精力，還親自指示公安部挑選了4名身強力壯、經驗豐富的局、處級幹部擔任現場保衛。周恩來考慮，歷來停戰多半是一方完全勝利，一方徹底失敗，所謂簽字，不過是履行投降與受降手續；而朝鮮的這次停戰簽字，雙方都並非以失敗者出現在會場上，誰能知道在這種情況下會發生什麼事情。

27日上午10時，雙方談判首席代表——中朝方面是南日大將，美方是哈里遜中將，在板門店寬敞的會談大廳裡，簽署了《朝鮮停戰協定》和《關於停戰協定的臨時補充協議》兩個檔案。在板門店簽字的雖然不是雙方的司令官，但是簽字的法定正式時間是