第三次战役结束后，志愿军减员严重，急待休整。此时，第八集团军司令官李奇微却发起了北进攻势，第四次战役又开始了。为打破优势敌军的进攻，40军转到东 线与39、42、66三个兄弟军一起发起横城战役，全歼韩8师和美2师一个营，共1.22万余人。其后，40军出动3个团围攻中部战线结合部砥平里。这场 战斗打得极为惨烈，被围的美法军缩成一团，以过于猛烈的炮火顽强阻击。志愿军6个团反复冲击3天，遗尸遍野，却无法拿下这个钢铁堡垒。在美军增援部队的攻 势下，志愿军只好洒泪撤退。其时被大雪掩盖在战场上的中国军队尸体就有2000多具。40军在此战中伤亡亦达2000余人。
在四次战役后期的防御阶段中，40军在金化以南地区节节抗击，苦战42天，连战美陆战1师、骑1师、美24师、美25师、韩6师各路部队，杀伤敌军5000余人。
不久后，五次战役发起。40军向南穿插加平地区，以割裂联合国军防线。40军一路猛进，经5天穿插，突进60公里，完成了预定任务。但全局并不乐观，美军 且战且退，用火力消耗中国军队的进攻，直至攻势且尽。在中国军队全线后撤之际，联合国军发起了迅猛反击，一时打得中国军队措手不及。40军先于全军后撤， 回至金化以北地区。整个战役中，40军歼敌2200余人，缴获坦克18辆、汽车223辆、大炮60余门。
五次战役后，40军撤回后方休整。1952年4月，40军再次进至中部战线担任守备任务，参加了冷枪冷炮运动、坑道战、战术反击作战等。1952年12月，40军又后撤执行西海岸反登陆任务。
40军参加了抗美援朝战争的全程，在三年作战中，统计毙伤俘敌43300余名，40军自身伤亡2万余人。
1953年7月，停战后，40军胜利回国。
温玉成后来做到了人民解放军副总参谋长，在文革中成为了突然崛起的红人。
