从战略上看，砥平里之战标志着志愿军战略进攻大规模、大踏步、大纵深运动战的结束，以阵地防御战为主的战略相持阶段来临。从战役上看，砥平里战斗失利打破了彭德怀稳定战局的希望，东线未能达到破坏敌军战役布势的目的，西线阻击也就失去了意义，我军丢失汉城，全线撤过汉江。从战术上看，美军发现了志愿军火力薄弱、对坚固据点攻坚能力不强、协同不严密、持续作战能力差等弱点。此战后，整建制的美军部（分）队一旦被志愿军包围，不再急忙突围，或在撤退途中被我大量杀伤；而是依托有利地形，必要时以坦克和卡车建立环形防御，依靠猛烈火力和空中支援与我硬抗，造成我重大伤亡，进攻难以为继。
1950年12月26日，美国陆军副参谋长马修·李奇微临危受命，飞抵韩国，接替沃克（已阵亡）出任美第8集团军司令，并得到麦克阿瑟授权，统一指挥另一主力——美第10军，实际上是驻朝联合国军总指挥。他上任伊始，即着手了解参战中朝军队实力，总结联合国军失败教训。李奇微认为，志愿军的战斗精神和士气“无与伦比”，战术“勇猛灵活”、“无法抗拒”，指挥是“世界上第一流的”，“联合国军”最害怕与志愿军近战夜战，害怕被志愿军迂回包围穿插。同时，李奇微也发现中朝军队由于没有制空权，缺乏空中掩护；没有机械化、摩托化装备，火力弱，突击力和机动力差；随着战线前移，后方运输线越拉越长，缺乏运输工具，后勤补给极其困难。因此志愿军战役进攻受到很大限制，只有能力发动“月圆攻势”（每月一次战略性进攻战役）、 “礼拜攻势”（每次战役持续一个星期）。李奇微由此认为“联合国军的出路只能是进攻、进攻、再进攻”，并在此基础上总结出了对付志愿军的办法：当凶猛的“礼拜攻势”接近尾声时，即以强大的反击力量投入前沿，向弹尽粮绝并准备转入休整的志愿军发动猛烈反击，不让志愿军有喘息之机。据此，在第三次战役结束一周后，李奇微发起了“猎犬行动”，在水原至利川间的两军对峙线上，派出少数力量向北进行侦察性进攻。侦察虽没有完全弄清中朝军队具体战线和意图，但探明了中朝军队没有发动新的战役的能力和意图。10天后，李奇微下令发起战略性进攻战役“霹雳作战”，集中地面和空中力量共约23万余人，要求“向北进攻，直至碰到敌人的主抵抗线为止”，并采用“磁性战术”（即与我军粘着，当我军进攻，其主力主动撤退30千米，正好是我军夜间徒步行军距离，不被我军迂回包围；尔后依靠强大空、坦、炮火力，大量杀伤我临时驻止兵力；以此反复，直至消耗我军至力疲弹绝），由西至东逐步发起反攻，联合国军开始全线北进。