当尼赫鲁政府大肆反华，疯狂挑衅，调兵遣将，集结部队，完全堵塞了和平谈判的一切渠道后，中共中央及时作出决定：为了打击印度反动派的嚣张气焰，保卫祖国边疆的安全，创造中印边界问题谈判解决的条件，决定对入侵印军进行反击。
当中央决定准备作战时，时任国防部长的林彪主动请战，并在很短的时间就做好了战前准备(参战的部队大部分仍然是林彪的旧部——原第四野战军的部队)。
为了实施自卫反击作战组织指挥，由西藏军区组成了“西藏军区前进指挥部”，指挥员为西藏军区司令员张国华。后来为加强东段东部地区作战的指挥，决定组成昌都地区分前指（即丁指），指挥员由军长丁盛担任（就是原四野的丁大胆）。
作战初期，林彪以小部队出击，诱使印军以为我军失败，以胜利者的姿态长驱直入。包括中央也都误认为是我军失败，毛泽东曾接连发7封电报，骂林彪有辱国格，丧失军威，一再电令林彪就地组织反击，不许再后撤一步。
而林彪回电称：将在外君命有所不受。
继而命令部队且战且退，直至印军三个旅深人我国境内达70余公里。
而这三个旅中有在1840年随英军入侵北京、参加火烧圆明园的印军王牌第七旅，参加过第二次世界大战，在北非、南欧、东南亚诸战场作过战，自我吹嘘为“打遍欧、亚的劲旅”，声称要再次打进北京。林彪在得知这支部队先行入境后，下死命令要不惜一切代价“把这支部队给我从地球上抹掉”、“以雪百年国耻”。结果不到一天就将这个王牌第七旅全歼，旅长达尔维准将被活捉。
中印边境自卫反击战，我军在东线、西线经过两个阶段的作战，采取两翼攻击、迂回侧后、分割包围、各个击破的战法，攻占枪等、卡龙、沙则、仲昆桥及章多等地，接着兵分5路南进，长驱直入，印军四散溃逃。我军沿公路一路狂追，打到了德让宗，其中一个连的先头部队，比逃跑的印军还跑得快，在印度人目瞪口呆的眼皮下，一枪不发，穿城而过，一掉头又把印军堵在了德让宗。此地距印度首都新德里不足300公里，令印度举国恐慌，印度总理尼赫鲁甚至向美国祈求援助。新德里发生了大批市民撤离新德里的情况。印度开始全民动员，连女人都编入民兵，准备上战场全民皆兵保卫新德里。
对印边境自卫反击作战，从 1962 年 10 月 20 日开始，至 11 月 21日结束，历时 1 个月，中国军队歼灭印军3个旅（第7旅，第62旅、炮兵第4旅），基本歼灭印军3个旅（第112旅、第48旅、第65旅），另歼灭印军第5旅、第67旅、第114旅、第129旅各一部，毙伤印军第62旅旅长霍希尔.辛格准将以下4885人，俘印军第7旅旅长季.普.达尔维准将以下3968人（其中校官26名、尉官29名）。印度军队阵亡4383人，负伤1047人
中国边防部队阵亡722人（其中军官82名、士兵640名），负伤697人（其中军官173名、士兵524名）
战后世界军事家称之谓：“小刀切黄油的战争”。
此战维护了国家尊严和领土完整，沉重地打击了尼赫鲁的霸权主义和扩张政策，提高了中国和中国军队在国际上的威信，并开创了胜利之师主动停火、主动后撤、主动交还缴获物资和俘虏人员的先例。
战后，林彪在回到中央时汇报说：此战——
其一，三十年内印军不敢再挑衅。
其二，我军无一人被俘。
解放军对印军摧枯拉朽似的打击使整个印度民族陷入了恐慌和心理崩溃，彻底粉碎了印度作为所谓不结盟运动领袖在道德上凌驾于其他国家的迷梦，印度在国际上的地位一落千丈，美国等大国对印度的轻视不必多说，众多的第三世界国家也改变了对中国的态度，开始支持和拥护中国。
1962年这场自卫反击战，在一定程度上改变了印度的发展轨迹……！按照美国著名的南亚学者斯蒂芬·科恩教授的说法：印度在中印边境战中遭受了”耻辱的失败”，这”教训了整个一代印度人……！从那时起，印度在心理上对中国有了脱胎换骨的变化。
