中印边界作战期间，印军有作战飞机800架，主力为英国堪培拉式战斗机，同中国空军的主力机种米格-17性能基本相等。中国军机总数虽多，在西藏可用的机场却很少，印度却有靠近边境的完善机场群。印军自认为空军能在战区形成优势，其政府却考虑到其首都等大城市在中国轰炸机飞行半径之内，担心遭受报复性空袭而未敢实施空中攻击。中国方面为避免扩大冲突，本着“你不用我也不用”的原则，未出动空军支援地面部队。在双方互不空袭的情况下，中国军队后方的漫长运输线不受威胁，更能充分发挥步兵武器的优势。
10月20日，中国军队在中印边界东西两段开始反击。在克节朗河附近，西藏军区集中了4个步兵团、1个炮兵团共1万余人的兵力;当面印军第7旅约3000余人，其后方第4师师部及下属部队还有4000余人。解放军首战集中兵力歼击印军第7旅，兵力、火力均形成绝对优势。对印军第7旅的正面攻击开始后，印军在既设阵地组织了比较顽强的抵抗，解放军攻击部队以啃骨头的方式逐堡争夺，终于消灭了印军的多数地堡。当天中午，解放军迂回部队到达印军后方并向其第7旅旅部发起突袭，印军全旅失去指挥，分散窜逃。由于当地为深山狭谷地带，难以形成绵密包围，有部分印军零星脱逃。
中国军队一天内便将印军最精锐的1个旅基本消灭，使印度国内大受震动，第二线印军惊恐万分地向纵深逃窜。中国军队越过麦克马洪线，于10月25日占领达旺后便停止前进。
10月20日，新疆军区部队在中印边界西段也开始了反击。因当地印军系分散守点，解放军主要采取集中兵力各个拔点。西段印军在中国军队攻击震撼下，多数逃向其境内，被歼仅300余人，不过其在边界西段的多数据点被扫除。
第一阶段反击战结束后，10月24日中国政府发表声明中提出停止冲突，重开谈判的建议。尼赫鲁政府认为自己还有力量继续较量，又拒绝中国的建议，并在边界集中了3个师近3万人的兵力准备再战。中国领导人就此决定再采取第二阶段的反击，并向中印边界东段增派了3个师的预备队。至11月中旬，中国方面在西山口主方向集中了近3个师，在瓦弄方向集中了1个师近万人的兵力。这时当面印军不足2个师，且惊恐不安。西藏军区根据前一段作战经验，制定了分多路向印军侧后穿插迂回的计划，最后确定了“打头、切尾、斩腰、剖腹”的方案。争取将印军第4师分割成数段加以歼灭。
