早在1951年春，中央军委决定在朝鲜采取轮番作战的方针后，邓华就曾向彭总、中央军委、毛泽东建议，“由于战争长期性，部队应轮番与换班相结合”。邓华指出，采取轮番作战、轮番休整的方针是很好的，但如果部队在朝鲜作战伤亡大，体力消耗很严重，尤其是伤了元气的部队短期休整很不容易恢复，长期坚持下去是很困难的，再则“与这种高度现代化装备的敌人在朝鲜作战是有许多新的经验（的），故全国军队和干部来轮流实践学习，根据今后形势的发展和我军建设来说，都是很必要的。同时照顾运输情况，故建议在朝部队，视情况每满十月至一年则大换一次，干部亦应如此，这样各方面都有好处”。
1951年6月，中共中央确定在朝鲜实行边打边谈的方针，中央军委和志愿军同时也确定了在兵力使用上采取“轮番与换班相结合”的方针。当时，志愿军入朝作战才8个月，时间并不算太长，加之7月10日开始了停战谈判，因此，中央军委没有立即作出部队轮换的计划。
停战谈判开始以后，毛泽东、周恩来、金日成认为，这次谈判的核心问题，是关于军事分界线的问题。1951年7月中旬和下旬，在讨论谈判议程问题时，金日成就曾告知李克农，在议程问题上，只要双方同意以三八线为界停战撤军，其他均可让步。在征得金日成同意后，周恩来起草以毛泽东名义发给李克农的电报中，也指出：此次停战谈判，“应以争取从三八线上撤兵停战为中心，来实现和平解决朝鲜问题的第一步”。
在关于军事分界线问题的谈判即将达成协议时，11月中旬，周恩来起草以毛泽东名义给斯大林的电报中，指出：“谈判的中心问题，是确定军事分界线”，虽然谈判双方对这个问题还有争论，但估计不会争得很久。对于其他议程的谈判，争取年内达成协议，但也准备敌人拖延甚至破裂，因此，我们准备“朝鲜战争拖延半年甚至一年”。鉴于这种估计，加之没有进行像停战谈判开始前那样大规模的战役，因此，这时中央军委也没有作出部队轮换的计划。
然而，1951年11月27日，在关于军事分界线问题的谈判达成协议，其他3项议程的谈判相继开始以后，美方代表仍是蛮不讲理，百般拖延，不时表现出霸权主义和强权政治的嘴脸。按美国当局的意图，美方代表在第三项议程（关于实现停火与休战的具体安排问题）的讨论中，竟然干涉朝鲜内政，限制朝鲜在停战后修建机场；在第四项议程（关于战俘的安排问题）的谈判中，又打着保护战俘人权的幌子，违反有美国签署的1949年日内瓦《关于战俘待遇之公约》中战争结束后全部遣返战俘的规定，提出所谓“自愿遣返”，并荒唐地提出“一对一”交换战俘的原则，企图强行扣留志愿军和人民军被俘人员。而在战俘营中，他们又粗暴地完全践踏战俘的人权，采取屠杀、殴打、恐吓、强行刺字、侮辱等种种法西斯手段，强行“甄别”战俘，威迫他们放弃回国或回家的意愿。
由于朝中方面本着早日实现朝鲜停战的愿望，以极大的耐心和努力，进行驳斥和斗争，使谈判于1952年2月17日和5月2日，先后就第三、第五项（关于向双方有关各国政府建议事项）议程达成了协议。至此，停战谈判的5项议程，已有4项议程达成了协议。在关于军事分界线和关于实现停战的具体安排的谈判中，美方均未能实现其无理要求，而在关于战俘问题的谈判中，则大做起文章。美方顽固坚持所谓“自愿遣返”原则，企图强迫扣留朝中战俘，致使这个问题5个月来的谈判没有明显进展，4月底以来美方代表在谈判中的态度更加变坏，在4月28日的谈判会上，美方提出了解决战俘的所谓“一揽子”方案，即在停战后只遣返经过“甄别”以后愿意遣返的战俘，宣布美方收容的11万战俘中，只有7万战俘愿意遣返。美方代表并开始以一种流氓无赖的态度对待谈判。因此，谈判实际上已陷于停顿状态。根据美方在谈判中的这种态度看，停战何时能实现还难以判定，战争可能要长期拖延下去。中共中央对谈判已作拖过1952年底的准备，并决心坚守已巩固起来的前线阵地，加修第二线工事，准备应付敌人在夏、秋季发动新的攻势。
此时，志愿军在朝鲜作战已19个月，入朝较晚的部队，在朝鲜作战也已近一年。这些部队长期过着艰苦紧张的战争生活，已很疲劳，需要很好休整，同时也需按国内国防军的整编方案进行整编。而国内执行中央军委精简整编方针，完成整编并统一改装苏联装备的部队，也需经受现代战争的锻炼，取得经验。
在这种情况下，5月15日，由周恩来主持的中央军委会议，讨论了战争拖到年底需解决的问题，其中包括部队的轮换问题，并责成总参谋部与在北京治病的彭德怀研究后提出方案。16日，代总参谋长聂荣臻、副总参谋长粟裕，向毛泽东、朱德、刘少奇、周恩来、彭德怀、林彪作出了报告。提出“为了使参战部队能得到较好的休整条件，并给国内部队以实战锻炼的机会，除决将26军调回山东休整外，今后拟有计划地抽调参战较久的部队回国休整（每次抽一两个军），而同时国内已改装的部队则可入朝接替（因弹药补充等限制，数目不能太大。未改装的部队尚不宜轮换），具体计划则由总参谋部与志司具体商定之。”“为了国内的部队和机关的干部能及时得到朝鲜作战的经验，遵照主席的指示，已组织了全国两批干部入朝参观。唯因人数太少和许多业务单位尚未组织，故今后拟据彭总意见，再有计划地组织全国部队团以上主要干部和参谋、后勤、政工、铁路等机关干部轮流入朝参观，俾使朝战经验能普及全军。另在朝干部因长期得不到休息，住宿营养等条件限制，故许多干部身体很差，不能持久，应调回国内休息治疗。因此需要组织干部的轮换。此事应由总干部管理部拟订具体方案，交军委审查批准后执行。”
总参提出的方案经军委批准后，6月29日，制订了第一期部队轮换计划，以国内华东军区的第23、第24军和中南军区的第46军轮换在朝鲜的第20、第27、第42军，对入朝部队的编制人数、武器配备以及入朝和回国部队的交接，都作了明确规定。这一计划于9月上旬开始实施。
7月22日，志愿军代司令员邓华致电彭德怀（时彭已接替周恩来主持军委日常工作）并转呈毛泽东主席和中央军委，建议如战争拖延下去，为使全国部队都取得朝战经验，在不减弱战斗力的原则下，应采取分期达成全部轮换的方针，这对国防建设有利。邓华提出了轮换的三条原则：（一）照顾战场情况，轮换与战场第一线的换防相结合；（二）新入朝部队的战斗力不弱于被轮换回国的部队；（三）在朝部队，以入朝时间先后为轮换回国顺序的先后，特殊情况另行考虑，被换部队均留顾问。根据这三条原则，邓华又提出了从1952年9月至1953年底分四期全部轮换在朝部队的方案，每期轮换时，到第一线接防的部队为3～4个军，入朝部队为4个军，回国部队为4个军。还提出了各特种兵、各特种兵指挥所、各兵团指挥员和兵团机关的轮换设想。中央军委原则同意了全部轮换的设想。
8月6日，粟裕副总参谋长从朝鲜作战、国内防务和整编的情况全面考虑，对步兵的轮换提出了三个方案，呈报彭德怀并毛泽东，供中央军委研究选择：第一方案，以军为单位轮换，志愿军除尚有两个军暂时无部队轮换外，其余均可于1953年底前轮换回国。此方案更适合于国内部队整编的情况，但入朝各军的兵员及武器补充有困难，可以采取将回国部队武器留一部分在朝鲜的办法，以用于补充。第二方案，以师为单位轮换，即以国内整编好的师逐一入朝，先配属被换的军指挥，国内的军部一般随第二个师入朝，待第三个师入朝后，指挥权移交入朝的军部。实行这一方案对朝鲜作战及国内防务均无影响，又适应国内部队及回国部队的整编，其坏处是配属关系乱，指挥员不熟悉部队情况，不利作战指挥。第三方案，即邓华所提方案，该方案很具体，朝鲜战场可控制强大预备队，但对国内整编改装和国内防务均有影响。同时对高级指挥机关和指挥员的轮换也提出了建议。
7日，彭德怀将粟裕的报告转报毛泽东。毛泽东于11日批示，此事由彭德怀处理，开会讨论一下，然后再作决定。“关于轮换问题，整个时间似不宜延长到明年下半年才毕，似应从今年八月起，在十二个月内轮换完毕。轮换办法似以军为单位为宜。”彭德怀主持军委开会研究后，出访苏联（粟裕也出访苏联），8月30日，聂荣臻代总参谋长向毛泽东呈报了轮换计划，除第一期轮换计划9月初开始执行外，再将国内的第11军编为两个师换回在朝鲜的第50军，也作为第一期计划。待第二期轮换时，将国内的第16军和在朝鲜的第60军各编为两个师，将第11军的两个师分别编入第16、第60军。第二期轮换7个军，即以国内的第1、第16、第45（后第44、第45两军合编为第54军）、第23兵团（3个师）、第21兵团（3个师）、第21、第41军入朝，分别换回在朝鲜的第38、第39、第40、第63、第64、第65、第47军。为免冬装改换的困难和浪费，拟于1953年3月开始，每月轮换2个军，6月底前轮换完毕。这样将在朝鲜的16个军分两批共轮换12个，还有4个军入朝较晚，暂不轮换。由于第二期轮换时，将第11军分别编入第16、第60军，所以在朝鲜的实际有15个军。毛泽东于9月2日作出批示，同意这个计划，但“明年三至六月四个月内换七个军，似觉得太紧一点，而需延长时间，可到那时再定”。
此后，第一期除第11军与第50军未轮换外，其余于9月按计划执行。第二期轮换，则由于进行反登陆作战准备，防备美国进行最后军事冒险，而提前于1952年12月开始执行，至1953年3月，第1、第16、第21、第54军和第11军的第33师先后入朝，担负反登陆作战准备任务，准备轮换回国的第38、第39、第40军，推迟到反登陆作战准备完成后再回国。1953年7月27日，朝鲜停战实现，轮换计划即停止。
志愿军空军和各特种兵也进行了轮换。空军自参战以来，一直以师为单位轮番作战，炮兵、装甲兵、工兵、城防高炮部队、在志愿军后勤系统担负警卫和防空哨等任务的公安部队，也由总参谋部作出计划，以师或团为单位进行了轮换。
1952年12月9日和18日，总参谋部和总政治部分别作出了以国内机关干部轮换志愿军总部及各兵团司令部、政治部的计划，经中央军委批准后，于1953年初开始实施。即以总参谋部、总政治部和东北军区政治部组织轮换志愿军司令部、政治部；以西南军区司令部、政治部组织轮换第3兵团司令部、政治部；以华东军区司令部、政治部组织轮换第9兵团司令部、政治部；以中南军区司令部、政治部和西北军区政治部组织轮换第19兵团司令部、政治部；以华北军区司令部、政治部组织轮换第20兵团司令部、政治部。
1953年4月18日，毛泽东签署命令，“为普及全军抗美援朝战争经验，将国内与志愿军部分高级干部实行轮换”。调李达接替解方任志愿军参谋长；许世友接替王近山（第3兵团副司令员）任第3兵团司令员；黄永胜接替韩先楚任第19兵团司令员；杨勇接替郑维山（第20兵团代司令员）任第20兵团司令员。要求赴朝干部于5月上旬到职。后又任命王平接替张南生任第20兵团政治委员，张南生调任志愿军政治部副主任。在此前的1952年9月，已任命王建安接替回国任职的宋时轮为第9兵团司令员；1953年1月，任命第19兵团政治委员李志民接替回国任职的甘泗淇为志愿军政治部主任。
志愿军空军、炮兵、装甲兵、工兵指挥机构和主要指挥员也进行了轮换。1952年10月，聂凤智接替刘震任志愿军空军代司令员（后为司令员）；1953年初高存信接替匡裕民任志愿军炮兵指挥所主任、刘何任政治委员；1952年6月，赵杰接替黄鹄显任志愿军装甲兵指挥所主任；谭善和接替陈正峰任工兵指挥所主任。总参谋部和各大军区还组织人到志愿军中代职和参观见学。
这样轮换，既解决了作战部队的休整问题，也使更多的部队和高级指挥员得到了朝鲜战争的锻炼，积累了现代条件下作战和指挥的经验。1952年8月4日，毛泽东在政协常委会上的讲话中曾经指出：“我们过去打了二十几年仗，从来没有空军，只有人家炸我们。现在空军也有了，高射炮、大炮、坦克都有了。抗美援朝战争是个大学校，我们在那里实行大演习，这个演习比办军事学校好。如果明年再打一年，全部陆军都可以轮流去训练一回。”这一做法是在抗美援朝战争中的一个创造。在后来的保卫国防作战中，也借鉴了这一经验。