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40军的前身是东北野战军3纵。3纵则是由鲁中军区和冀热辽军区的老八路组成，司令员是赫赫有名的韩先楚上将。3纵在东野中以神速奔袭闻名，被称为“旋风纵队”。著名的四保临江战役，主要依靠的就是3纵。在辽沈战役中，3纵攻势凶猛，攻锦州，克义县，战辽西，歼敌3、9万余人，生俘国民党军第9兵团中将司令官廖耀湘。全军大整编后，3纵改编为第四野战军40军。在进军中南的战役中，40军连战湘赣、衡宝、广西，登陆海南岛，建功赫赫。
40军是第一批入朝的部队，1950年10月19日由辽宁安东跨过鸭绿江。当时的军长是威风凛凛的温玉成。彭德怀先于志愿军大部队入朝勘察军情。他原定要在清川江以北的德川、宁远一带建立一条防御线，先阻挡住联合国军，再寻机破敌。不料联合国军大胆冒进，速度极快，已越过了原定防御线。于是，一场遭遇战发生了。40军118师和120师最先赶至前线，迎头遇上联合国军先头，挡住了韩军第1师的北进，双方发生激战。初次与韩军交锋的中国军队打得英猛顽强，将优势敌人阻挡了3天2夜，歼敌280余人，击毁击伤坦克3辆。在120师打响两小时后，118师也与敌军接了火。在云山以东的温井地区，韩6师的一个营加炮兵分队大摇大摆地北进，一直深入了118师354团的设伏阵地。一声令下，354团凶猛出击，一顿手榴弹迫击炮，然后就是漫山遍野的白刃追杀。这仗打得干净漂亮，20多分钟就结束了战斗，共毙伤韩军325名，俘虏161名，缴获汽车38辆，榴弹炮2门。
40军首战告捷，打出了国威军威。后来，10月25日就定为了中国人民志愿军出国作战的纪念日。
旗开得胜后，118师和120师乘势进攻温井，经一夜激战，歼灭韩6师第2团大部。当时韩6师第7团已进入中国军队后方，前锋直抵鸭绿江边的楚山。118师回头去收拾韩7团，120师和119师则阻击前来增援的韩6师和韩8师部队。韩7团正在鸭绿江边洋洋得意地摇旗呐喊，并隔江向中国境内开枪开炮。突遭中国军队的猛烈打击，顿时溃败，被收拾了大半，其余散入深山逃命去了。118师光俘虏就抓获了700多。与此同时，119师和120师在立石洞和**洞地区分路出击，击溃了韩6师和韩8师各两个营队，俘敌近千人。其后，40军乘胜追击，直插宁边、博川地区。一路连破韩8师、美骑一师数道封锁线，一直将联合国军赶至清川江边。在整个第一次战役中，40军连续战斗12昼夜，共歼灭美韩军5600余人，缴获火炮235门、汽车477辆。在第二次战役中，40军紧跟38军和39军，从正面猛攻美2师。其118师攻占新兴洞，击退美2师第9团，120师抢攻清川江西岸的龙头站，击溃美25师24团一部；119师一路向西仓穿插，毙伤俘敌1400余人，缴获汽车303辆、坦克5辆，各种火炮67门，一直追到安州。40军配合39军解放了平壤，又一直向南追到三八线地区。
第三次战役中，40军不顾伤亡，在冰天雪地中徒涉临津江，突破联合国军的防线，击溃韩6师，再渡南汉江，进攻至水原附近地区。第三次战役后，志愿军减员严重，急待休整。此时，第八集团军司令官李微奇却发起了北进攻势，第四次战役又开始了。为打破优势敌军的进攻，40军转到东线与39、42、66等3个兄弟军一起发动横城战役，全歼韩8师和美2师一个营，共1、22万余人。其后，40军出动3个团围攻中部战线结合部砥平里。这场战斗打得极为惨烈，被围的美法军缩成一团，以过于猛烈的炮火顽强阻击。志愿军6个团反复冲击3天，尸横遍野，却无法拿下这个钢铁堡垒。在美军增援部队的攻势下，志愿军只好洒泪撤退。其时被大雪掩盖在战场上的中国军队尸体就有2000多具。40军在此战中伤亡亦达2000余人。
在四次战役后期的防御阶段中，40军在金化以南地区节节抗击，苦战42天，连战美陆战1师、骑1师、美24师、美25师、韩6师各部队，杀伤敌军5000余人。
不久后，五次战役发起。40军向南穿插加平地区，以割裂联合国军防线。40军一路猛进，经5天穿插，突进60公里，完成了预定任务。但全局并不乐观，美军且战且退，用火力消耗中国军队的进攻，直至攻势且尽。在中国军队全线后撤之际，联合国军发起了迅猛反击，一时打得中国军队措手不及。40军先于全军后撤，回至金化以北地区。整个战役中，40军歼敌2200余人，缴获坦克18辆，汽车223辆，大炮60余门。五次战役后，40军回国休整。1952年4月，40军再度进至中部战线担任守备任务，参加了冷枪冷炮运动、坑道战、战术反击作战等。1952年又后撤执行西海岸反登陆任务。
40军参加了抗美援朝战争的全程，在3年作战中，统计毙伤俘敌43300余名，40军自身伤亡2万余人。1953年7月，朝鲜停战后，40军胜利回国。
温玉成后来做到了人民解放军副总参谋长，在特殊时期中成为了突然崛起的红人。