1950年11月编为志愿军。军长张翼翔、政治委员张翼翔（兼）、谭佑铭。辖第58师、第59师、第60师及第89师。隶属第9兵团。该军于1950年11月7日由吉林辑安（今集安）入朝，参加了第二、五次战役和朝鲜东海岸防御。1952年10月11日回国。该军172团3连连长杨根思（烈士）荣获“中国人民志愿军特级战斗英雄”、“朝鲜民主主义人民共和国英雄”称号。

1950年11月8日，中国人民志愿军第二十军奉命分三批紧急入朝参战。当时二十军长期驻防江浙地区，部队只配发了华东地区穿着的夹衣和夏季军装，按照原定计划，入朝所需物资装备统一集中在沈阳、梅河口一线补充，由于入朝命令忽然提前，打乱了补给计划。二十军先期入朝的志愿军官兵，身穿夹衣军装，甚至有的部队还穿着夏季军装，在零下40多摄氏度的高寒地区和武装到牙齿的美军展开一场殊死较量。

1950年11月28日，在长津湖战斗中，我五十九师一七七团六连奉命固守死鹰岭高地，配合第二十七军阻击南逃之敌。
死鹰岭阻击战打响了！兄弟部队的官兵发现，敌人于死鹰岭下顺利南逃，而固守在死鹰岭高地的官兵未放一枪一弹。他们愤怒地派出一名参谋到死鹰岭高地查问原因。当这名参谋冲上死鹰岭高地时惊呆了,六连的125名官兵一个个身着薄薄的夏季军装，持枪俯卧战壕，保持着战斗姿势，全部冻死在死鹰岭高地上，仿佛是一群随时准备跃然而起的冰雕……