1月3日白天，第38军第114师的两个团（第340团和第341团）在汉城北面的水落山与敌军接战。地图显示，水落山如今位于首尔郊区范围内，距离汉城仅一步之遥。
下午16时，第38军电告韩指称“汉城敌军似有撤退迹象”，已命令第114师“派遣部分兵力接近汉城，侦察敌方工事和动态，主力部队随时准备占领汉城”。然而，正是这片刻的拖延，使得第38军错失了率先进入汉城的良机。
1月3日18时，韩先楚下达命令：第38军派第113师向汉城东南推进，第114师向汉城东部进攻；第40军派第118师进军汉城东北方向；第39军派第116师向汉城正北发起攻击；第50军则向汉城西部及西南展开攻势，力求在汉江北岸围歼在“联合国军”撤退过程中担任后卫的美军第24师。
直到此时，志愿军方面尚未掌握美军对汉城是选择坚守还是放弃的确切情报。正向汉城逼近的志愿军右集团各部队，因局势不明朗而放慢了前进速度。
1月4日12时，第39军军长吴信泉电告韩指：第116师已派遣部队向汉城搜索前进，但尚未收到关于敌军是否已全部撤离汉城的报告。
当天下午，战火弥漫的南朝鲜“首都”汉城迎来了中国第39军第116师和人民军第1军团的进驻。至此，第39军成为了同时解放朝鲜平壤和汉城这两座首都的英雄部队。这也是自甲午战争之后，中国军人第一次打进外国的首都。
第50军第149师442团1营也在当晚进入了城内。
在此过程中，除了人民军的一部队与美军一个坦克营交战，击毙敌军200人，缴获坦克两辆、汽车46辆外，其他各部队未发生重大战斗。由于美韩军在撤退时对汉城进行了毁灭性的破坏，收复后的汉城已经变成了一片废墟，古都的风貌彻底消失。
次日，汉城和平壤两座朝鲜半岛上的核心城市同时响起240门礼炮的轰鸣，庆祝中朝军队取得的巨大战果。
中国军队攻占汉城的消息传回国内，举国上下为之振奋，最后一丝关于能否战胜美国的疑虑也随之烟消云散。天安门广场上，人们彻夜举行庆祝活动……
汉城被占领后，是否渡过汉江继续向南追击，意见出现了分歧。
吴信泉致电韩指和志司首长，提出了以下几点建议：
（一）我军突破临津江后，敌军所受打击并不严重，估计他们可能会退守汉江。因此，若我军继续南下追击至汉江以南，需做好充分的准备。
（1）汉江大概还没有封冻，具体渡河地点的侦察需要一定时间。
（2）由于炮兵弹药尚未补充完毕，当前尚无法渡过临津江。
（3）部队自三十日晚进入阵地以来，已经连续五天五夜无法得到休息，极度疲惫，急需恢复体力。
（4）部队中有千余名伤病员分散在各地，仍需将其集中后再进行转运。
（5）部队亟需补充粮草和弹药。
（二）如果敌军不守汉江并继续向南撤退，而我军追击难以进行大规模歼灭战，建议仅派遣数个支队，协同人民军渡江，占领三七线以北区域。
这个建议大致反映了志愿军各部的实际情况，具有一定的代表性。
志司在分析了攻占汉城后的局势以及下一步战役的需求后，提出了“乘胜再鼓一把劲”的要求，最终决定让部队继续渡过汉江作战，迫使汉江南岸的敌军后撤，为春季攻势的准备创造有利条件。
人民军第1军团留下1个师接替防守汉城，主力部队则渡过汉江，伺机夺取金浦机场和仁川港；右纵队（集团）仍由韩先楚统一指挥，命令第50军一部迅速控制汉江桥梁，占领汉江南岸的滩头阵地。
如敌军继续向南撤退，则紧追并占领水原待命；第38、第39、第40军原地休整3天（至7日止），准备从清平川附近渡过北汉江，首先进攻驻守杨平的敌军，随后由东南向西北推进，攻击利川、广州、水原、永登浦地区的敌军；吴瑞林与周彪继续统一指挥第42军和第66军，方虎山仍负责指挥人民军第2、第5军团，按照原计划消灭洪川、横城地区的敌军后待命，并在右纵队再次发起进攻时，准备配合作战。
这一部署中，右集团三个主力军的运用尤为引人注目。
首先，渡江路线选择了清平川的上下游区域，而不是正面直接渡过汉江，主要原因是北汉江在清平川附近的河面已经结冰，便于大部队顺利通过。其次，进攻路线计划从杨平向南推进，抵达利川后再向西转向，到了水原后再折向北，绕过南汉江以西的一大片区域。
如果美韩军队坚守汉江南岸防线不动，这次包围打击行动便可能顺利展开，从而在汉江以南形成大规模围歼战的局面。
然而，美军撤过汉江后，并未将新的防线设在汉江南岸。李奇微认为，汉江已经开始结冰，作为天然屏障的战术价值即将丧失，因此不适合用作新防线。他最初计划让美军主力退守水原至杨平一线，但由于洪川失守，右翼安全无法得到保障，遂决定进一步向南撤退，将新防线设定在三七线附近的平泽、安城、堤川和三陟一线。
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