1951年10月，朝鲜停战谈判在板门店复会。在关于军事分界线的问题上，美方谈判代表妄图以若干小岛换取开城，并不断提出无理要求以拖延时间。为配合停战谈判，志愿军发起了旨在收复北朝鲜西海岸诸岛的渡海攻岛作战。此战是抗美援朝战争中唯一一次两栖联合作战，也是志愿军空军首次多机种协同作战。攻岛作战的胜利有力支持了停战谈判，拔除了岛上的情报机构，为我国东北和中朝军队的侧后安全扫清威胁。
为有力配合停战谈判，决心一击
在关于军事分界线的谈判中，美方的方案大大超越了现有实际接触线，而且深入志愿军和人民军的阵地之内，妄图将整个开城地区划归美方控制区，遭到中朝方面的断然拒绝。此后，美方继续坚持索要开城，提出准备放弃北朝鲜海岸外的若干岛屿交换抵消开城区的相当土地，并不愿确定双方实际接触线。美方的无理要求再次遭到中朝代表严肃驳斥，谈判陷入僵局。
鸭绿江口北朝鲜一侧的西海岸分布着大和岛、小和岛、椴岛、艾岛等10余个岛屿，是美军深入朝鲜西北部的重要前哨阵地。这些岛上驻有代号为“白马部队”的南朝鲜武装敌特以及美国情报人员共1200余人。他们在岛上建立灯塔并架设大功率雷达、对空情报台和窃听装置，日夜侦听中朝军队情报，指挥敌机轰炸我国东北城镇和我方交通运输线，严重威胁着我军的军事行动和中朝军队的侧后方安全。1951年10月31日，中朝方面提出了就地停战、稍加调整的新方案，力图避免双方在交换区域问题上的纠缠。但是，美方仍不打消对开城的觊觎，进一步提出“将开城非军事化”或“各占一半”的无理要求，11月5日又提出“暂不确定”方案，即军事分界线和非军事区等待停战协定签字时再作具体确定。
早在粉碎秋季攻势战斗中我方胜利在望、双方酝酿恢复谈判之时，志愿军司令员彭德怀就预料到谈判恢复后仍会遭遇阻碍，因此为配合谈判顺利推进，志愿军司令部于10月份部署了此次攻岛作战，决心攻占北朝鲜西海岸沿海之零星岛屿，打消美方以此作为阻挠谈判借口的企图。10月底，志愿军和朝鲜人民军联合总司令部作出决定，志愿军陆军第50军第148、第149师各一部和朝鲜海军西海舰队登陆部队，在志愿军空军第2、3、8、10师各一部的配合下投入攻岛作战，由第50军副军长蔡正国统一指挥，志愿军空军司令员刘震和蔡正国等一起商定协同作战计划。
首次两栖联合，精心备战
根据作战计划，志愿军空军部署装备图-2轰炸机的空军第8、第10师，以沈阳洪屯机场为基地，负责摧毁岛上的情报设施和指挥机构，轰炸岛屿附近的美军和南朝鲜军的军舰，配合朝鲜海军夺取制海权；装备米格-15战斗机的空军第3师以及装备拉-11战斗机的空军第2师，以安东浪头机场为基地，负责对沿海岛屿进行侦察、照相，并保障攻岛部队在集结地域不受美军突袭，为轰炸机部队提供空中掩护并夺取制空权。与此同时，经过战前情报分析，第50军的作战方针确定为“由近而远，逐岛作战”，先夺取大小和岛外围的椴岛，并由位于铁山半岛的志愿军榴弹炮群为攻岛部队提供炮火支援。为了更好地协同作战，第50军军长曾泽生决定，以攻岛主力部队第148师师部为基础，组成有空军、炮兵参加的前敌联合指挥所统一指挥。
在作战准备中，志愿军空军首次使用了“空中照相”这一现代侦察技术。11月2日，志愿军空军第2、第3师出动4架拉-11战斗机、4架米格-15战斗机，分别对预定攻击目标实施两次空中照相侦察，查明岛上敌军的工事情况和兵力部署情况，为地面部队的渡海登陆作战提供可靠情报。第50军也随即着手准备，侦察沿海敌情，制定作战方案，进行渡海登陆训练。在渡海训练和物资准备方面，由于志愿军此前一直以陆战为主，部队战士普遍缺乏海战经验，因而此次参战部队加大了木船登陆的训练力度，并准备了口罩、姜糖等预防呕吐；由于部队中能够掌舵的专业水手、船工不足，第50军特向工兵团及国内后方求助，请来专业舵手、船工和渔民支援，又充分发挥官兵智慧，用空罐头盒、高粱杆、葫芦等自制简易的救生器材。
椴岛是距志愿军控制的铁山半岛最近的岛屿，按照第50军“由近而远，逐岛作战”的方针，该岛遂成为志愿军进攻的首要目标。11月5日夜，第148师443团的2个步兵营分乘10余只汽船和冲锋舟，分两个梯队向椴岛挺进。当突击部队抵达时，志愿军的榴弹炮群随即向该岛发起猛烈的炮火攻击。在炮火掩护下，部队顺利登岛，并迅速展开纵深穿插，守敌溃散逃窜。至6日3时，志愿军占领全岛，共击毙敌33人，俘虏42人。
两栖联合逐岛攻击，连战连捷
椴岛首战告捷后，6日下午，志愿军空军第8师22团出动9架图-2轰炸机，从沈阳洪屯机场起飞，携带爆破杀伤弹72颗、燃烧弹9颗，飞往大和岛轰炸敌人军事设施；第2师4团出动16架拉-11战斗机执行掩护任务，第3师7团出动24架米格-15战斗机，在宣川以南的身弥岛上空负责警戒支援。由于此次作战是我军趁敌战斗机活动结束后发动的，再加上部署周密、各机种配合默契，因此，轰炸机顺利把炸弹全部投向了大和岛。随后两天，盘踞在附近大加次岛、小加次岛和蝶岛上的敌军不战而逃，第148师成功占领上述各岛。11月16日晚，第150师2个团又向“联合国军”另一战略情报据点艾岛发起进攻，经过一夜激战，共击毙敌85人、俘虏185人。
设在大和岛上的敌指挥机构于11月６日遭受我军轰炸后，残敌又重建指挥所，继续搜集和侦听我方军事情报。为肃清残敌，11月29日夜，志愿军空军第10师28团出动10架图-2轰炸机，携带炸弹54颗、照明弹33颗，对大、小和岛附近海面的美国和南朝鲜军舰进行轰炸，敌舰被迫驶离，我方掌握了该海域的制海权。11月30日下午，志愿军空军出动9架图-2轰炸机、16架拉11战斗机和24架米格-15战斗机，再次轰炸大和岛。虽然遭遇敌机，但是我军英勇反击，始终保持作战队形，最终按计划把炸弹全部倾泻到大和岛上，并创造了以活塞式战斗机击落美军先进喷气式战斗机的纪录。
30日晚10时，在志愿军海岸炮兵猛烈炮击的配合下，第50军第148师部队强行登陆大、小和岛，经过一天激战占领两岛。与此同时，朝鲜人民军海防部队第23、第26旅也成功占领了大同江口的避岛、青羊岛及瓮津半岛附近的龙湖岛、昌麟岛、巡威岛等岛屿，歼灭武装特务200余人。此次攻岛作战，先后收复了14座岛屿，彻底清除了敌人的情报基地，有力配合了板门店谈判。作为抗美援朝战争中唯一的一次两栖联合作战，为中国人民解放军三军协同作战训练以及日后解放一江山岛积累了宝贵的实战经验。