朝鲜人民军大获全胜，但这次战斗也意味着强大的美军已经介入了。美军每天仅在釜山港就有10,000多吨货物卸载，蝗虫般的美军飞机开始飞临朝鲜半岛上空，人民军很快丧失了制空权。这一切都预示着，前所未有的巨大困难就要到来了。
朝鲜人民军举行的第三次战役叫大田战役。7月7日发起，于20日结束。
这时，侵朝美军陆续到达朝鲜参战。直接指挥侵朝美军的美第8集团军司令沃尔顿·沃克于7月13日在大丘设立司令部。所属美军步兵24师最先到达，除其21步兵团的一部在乌山被歼外，主力进至大田地区。7月2日，刚刚接任师长的威廉·迪安少将也到达大田指挥。该师原任师长约翰·霍奇，因对李承晚军从建军到训练都较熟悉，改派他专事整顿南朝鲜军事宜。美步兵25师于7月10日运抵釜山登陆。美骑兵第l师于7月18日在浦项登陆。李承晚的残部也都交由美军统一指挥。
7月10日，朝鲜战争中上演了首次坦克大战，这是一场“一边倒”的恶战。美军装备的M24“霞飞”式轻型坦克率先开炮，却根本打不穿 T－34坦克的前装甲板。相反，美军M24坦克却遭灭顶之灾，在十几天的战斗中有10辆M24被T34的85毫米洞穿。美军参战的两个坦克营损失了大部分坦克，很快患了“T－34恐惧症”，见了朝鲜坦克拔腿就跑。
在这一时期，美军企图利用大田以北的锦江和小白山脉的有利地形，构筑坚固的防御阵地，以阻止人民军的进攻，掩护美军展开和整顿南朝鲜军。
第 8集团军，是个在第二次世界大战战火中成长起来的很有战斗力的部队，在美军中堪称精锐。该军始建于1944年6月，组成后立即开赴新几内亚，执行逐岛进攻的作战。它曾跨越一个又一个的岛屿攻歼日军，进行过多次的水陆两栖攻击作战。人们称之为“水路两栖的第8集团军”。1944年底到1945年7月，参加进攻菲律宾的作战并占领了菲律宾群岛，日本投降后，登陆日本本土，担负占领军任务。第二次世界大战期间，它的兵力最多时达到11个师3个独立团，25万人之众。
7月初，鉴于美军地面部队已经投入了战斗，人民军最高司令部组织了前线司令部，负责第1、第2军团的作战指挥。任命金策为前线司令官、金一为军事委员、姜健为参谋长。统一指挥人民军第1军团和第2军团。战役企图是，抢在美军基本兵力展开之前歼灭锦江、安东一线之敌，而以大田为主要突击方向。
大田这座城池是联结中部朝鲜和湖南、岭南地区的战略要地，是李承晚退出汉城宣布的“临时首都”。金日成将军亲临前线，指挥了这次战役。
越战越勇的朝鲜人民军，7月13日进抵锦江，星夜强渡成功。这时由公州向论山挺进的人民军以一部向东迂回至大田以南，另一部进至大田以西。与此同时，由清州南进的人民军步兵和坦克的联合部队进至大田西北和北部地区。7月19日下午，完成了对大田的包围。7月20日拂晓，人民军各部密切协同，对大田发起总攻。
亲临大田前线指挥的24师师长迪安从睡梦中惊醒，他的整个24师兵力分散，大多数士兵没有战斗经验，并因屡遭败仗而士气低落。迪安所在前线指挥部所能指挥的部队不超过三个营，他企图率领部队向东南突围，但退路已被切断。美第25师和骑1师的增援，也被阻住。
经过激战，人民军的坦克突入大田市区，美军24师残余部队被分割成小块，各自为战。迪安也自己扛着“超级巴祖卡”火箭筒，带着一个反坦克小组到处去打人民军的坦克。人民军从19日夜又开始了新一轮进攻。20日，人民军突进大田市区。迪安随第24师残部向沃川撤退。由于弄错了通往沃川公路的拐角，迪安一行的两辆吉普车迷路了。行至大田以南1英里的地方，两辆吉普车遇到路障，并遭人民军狙击手的袭击，迪安等人只好弃车逃到山里。
美军最早到达朝鲜的第24师，从7月5日的乌山战斗至21日，在17天的战斗中损失兵员7305人，占总人员的45.6%和装备的60%。
7月21日，与部队失去联系的迪安被认为已经战死，美军立即任命了新的第24师师长。
迪安一行在山中寻路南逃。21日夜间，迪安口渴难忍，就独自一人循着流水的声音去找水喝，因天黑失足滚下了山坡，肩部和肋部骨折，头部也受伤，失去了知觉。随行人员四处寻找没能找到他，只好离去。迪安苏醒后孤身在锦山南部地区徘徊，寻找美军部队。由于染上了痢疾，并且觅食困难，迪安虚弱消瘦，形容枯槁。8月 25日，徘徊36天的迪安在大田以南35公里的镇安附近被朝鲜人民军抓获，成为朝鲜战争期间美军战俘中军衔最高的人。
威廉·迪安在战俘营中生活了3年，1953年9月4日在板门店被遣返。当他回到美国自己家时，看见家中悬挂着一枚美国政府于1951年2月16日颁发给他的荣誉奖章，奖章颁布的理由是他为美国的利益而“光荣战死”。
7月20日12时，人民军攻克大田。大田战役以人民军的胜利而结束。
对于这场美军24师被打得落花流水的战役。杜鲁门却