紧接着3兵团机关在副司令员王近山和副政委杜义德的带领下进驻伊川，所属的60、12、15军也在4月中旬前先后从安东、长甸跨过鸭绿江，进入朝鲜。陈赓因腿伤，在国内治病，暂未入朝。
4月6日，在上甘岭的一个大矿洞里，彭德怀主持召开志愿军第五次党委扩大会，讨论部署第五次战役。会上彭德怀特别强调了后勤的重要性，说这次战斗打赢了，全体指战员占一半，后勤工作占一半。李懋之在三兵团领导中分工管后勤，心里不大情愿，总想着过去长期主抓作战，后勤不如作战指挥重要。听了彭总的讲话，他觉得朝鲜的后勤工作不容易，在某种程度上也决定着战斗的胜败，后勤不仅是作战胜利的重要一环，也是部队胜利的重要保证，深感自己责任重大。
4月18日，兵团召开首次后勤会议，各军后勤部长、政委和分管后勤的行政首长在南估里开会。李懋之主持会议，他说兵团新成立，人事未熟，即上战场。这个会议首先是摸清各军的情况和后勤工作的底细。其次第五次战役马上开始，为保证战斗的胜利，请大家对后勤工作集思广益。他要求大家认识后勤工作的重要性，彭总说“后勤工作搞不好，不退也得退下来”。摆在我们面前的新问题新困难很多，越接近战场越向前发展困难越多。60军住在这里还饿了七天，如果打响后，特别是迅速推进的情况到来，人、马、枪、车、炮都吃不上东西，那真是不退也得退下来。他要求大家就武器弹药、粮食储备、运输工具、后勤状况、部队实力等一一汇报。会议对所提问题进行了研究，并逐一商量了解决办法。同时明确各军负责后勤的首长。会后李懋之向洪学智副司令员做了汇报和请示。
4月18日21时，志司下达了第五次战役的作战命令。由于敌人主要集中在朝鲜西线一带，志司命令，志愿军的主力集中在西线攻击敌人，东线则由朝鲜人民军3个军牵制美军。命3兵团首先集中兵力歼灭美3师主力和土耳其旅，得手后继续攻击前进，会歼美24、25师。于21或22日黄昏开始行动。
这是3兵团入朝的第一战，尽管准备仓促，大家信心很足。为了打好这一仗，4月19日兵团召开作战会议，刘有光主任传达志司精神，王近山副司令员做战役部署。
随即兵团立刻给各军下发作战命令，要求22日打响战斗。由于军长、政委都来了，李懋之在会上再次提醒大家要尽快适应朝鲜战场情况，做好后勤工作，保证作战行动及战役后的有效支持。
4月22日黄昏，志愿军三个兵团11个军同时发起攻击，第一阶段，中朝联军连续进攻7天，歼敌2.3万人。由于美军事先有准备，在战术上采取节节抗击，逐步撤退的打法，我军没有消灭美军1个整团的战例，预期的目的没有达到。
5月6日22时，志司下达第二阶段作战命令，确定5月15或16日黄昏发起进攻。5月16日，我军在东线发起进攻。第二阶段战斗，3兵团伤亡较大，15军仅在大水洞一战就伤亡3000多人。12军伤亡更多，几次战斗共伤亡9000多人。60军全军伤亡6700余人。180师全师被围，3000多人被俘。
在敌人的紧紧追击下，我军处在被动位置，为稳定局势，彭德怀决定停止后撤，立即转入防御，阻止敌人进攻。至6月10日，第五次战役结束。这次战役，中朝联军动用了15个军的兵力，加上炮兵、装甲兵、后勤部队近100万人，连续战斗50多天，歼灭敌人8.2万余人，同时我军也伤亡8.5万余人。这次战役，扭转了我军第四次战役以后的被动局面，敌我双方开始转入战略防御。
由于180师的问题，兵团和60军都做了检查。部队进行休整和总结。这时彭总打电话来，叫3兵团去汇报战斗情况，说180师一个整师被敌人打烂，这在红军作战史上还没有过的。兵团首长知道彭总的脾气，都不敢去，最后党委研究让李懋之去。李懋之到志司见到彭总，彭总既没有骂，也没有训，面带微笑说：“你来了，你们副司令、副政委怎么没来？”李懋之说：“他们不敢见你，打了败仗怕你骂。”
彭总笑着说：“打败仗骂也不解决问题，就怕成这个样子？总结经验教训就行了，怕我顶什么事。”
李懋之汇报后才知道问题不仅是3兵团的，39军没有按时接防，让敌人钻了空子也是问题。彭总说，“我们志愿军司令部指挥上也有错误，该接防的部队没有按时到，我们督促不够。但180师遭受损失，你们负主要责任。告诉你们头头不要抬不起头来，胜败是兵家常事。不过损失是严重的，你们一定要很好接受教训，各级认真总结、检讨，提高部队战斗力。”李懋之请示如何处理一些人的责任，彭总说，要处分就把那个师长撤了吧。彭总留他吃过晚饭，天黑后他回到兵团。王近山问他：“怎么样？骂得凶不凶，发脾气大不大？”李懋之说：“彭总一点没发脾气，他带着笑容说话，还做了自我批评，说39军没有按时接防，志愿军司令部也有责任。”翌日，他把彭总的意见向兵团领导作了全面汇报，大家一致同意彭总的意见，决定部队进行整顿，将180师师长郑其贵调兵团司令部任管理处长。
8月21日，陈赓腿伤还没好，就拄着棍子来到朝鲜。参加完志司的会议后，马上来到3兵团。大家对陈司令员的到来十分兴奋，一扫打了败仗的阴霾。陈司令员一下汽车就和大家一起总结五次战役的得失，尤其对180师的问题进行了严肃批评和认真处理。对第五次战役，陈赓专门听了李懋之的意见。
10月中央决定，不再组织第六次战役，志愿军对敌人主要采取坚守防御的作战方针，12、15军停止休整，开赴金城、铁原地区，执行坚守防御任务。部队全力以赴挖坑道，为后来上甘岭战役奠定了胜利的基础。
12月底，李懋之腰病复发，痛得站不起来。志愿军卫生部医生来检查说是骨结核，要开刀。陈赓听到汇报后，马上给李懋之打电话，让他立即回国治病，一个礼拜内就走。李懋之哪里能同意，他向陈赓说：“3兵团还在打仗，我还是别回国，留在朝鲜治疗吧。”陈赓说，这是命令，必须执行。1952年元旦刚过，李懋之乘吉普车，摸黑走了两个晚上，过江回到了安东。屈指算来，李懋之在朝鲜战场前后300余天。
到北京后，李懋之入住协和医院，经检查确诊是骨质增生，腰椎间盘突出。治疗不到一个月，腰痛明显好转，李懋之想返回朝鲜，给3兵团领导打了报告。没过几天，3兵团命令送达，让他到河北邢台，负责3兵团留守部队的“三反五反”运动。
六、辅佐陈赓，奋力创建哈军工
1952年6月，陈赓奉调回国，毛泽东、朱德、周恩来、彭德怀在中南海接见他，当面授命他创办一所多军兵种综合型军事工程学院，尽快培养出前线急需的军事工程师。中央任命陈赓为这所解放军高等技术学府的院长兼政委。
陈赓两手空空，他首先要选择助手，能够独当一面的李懋之是他考虑的人选之一。
6月25日，李懋之来见陈赓。一见面，陈赓就问：“打了多少‘老虎’？”
李懋之说：“‘大老虎’24个，甄别后剩下两个也不可靠，‘中老虎’和‘小老虎’就更多了，甄别量太大，现在还没有完呢。”
陈赓摇摇头：“两万人的留守部队，能搞出那么多‘老虎’？是不是太‘左’啦？”
他站起来，在房间里踱着步子，思忖一会又说：“我临离开朝鲜时，听人说昆明军区闫化祥部长贪污了五汽车金子，可能不可能？3兵团机关的同志告诉我，绝对不可能。
部队一直很艰苦，从来也没有五汽车金子呀，发点人民币都是有账可查的。闫部长是个老同志，还有3兵团驻京主任高庆奎，是个老兵站站长，他们绝不会贪污的。”陈赓说到这里，长叹了一口气，说：“‘三反五反’当然要搞，但是有些人发高烧，说胡话，宁‘左’勿右，在‘左’的思想指导下搞群众运动，不知道要冤枉多少好人啊。”
李懋之点点头，无奈地说：“我们的运动受华北军区党委领导，上面抓得很紧，打‘老虎’是指定数目的任务，必须完成。7月中旬军区党委要对运动进行总结，总结完了，安排一下善后工作，我就回朝鲜前线去。”
陈赓连忙摆手说：“你不要回朝鲜去了，我另外给你安排个工作。”
李懋之愕然地望着陈赓问：“让我干什么去呢？”
陈赓故意望定李懋之，神采飞扬地说：“帮我办学校。”
陈赓把前天去中南海见毛主席、周总理等中央领导的情况向李懋之说了一遍。
“任务紧迫啊，前线等着要技术干部，”陈赓收敛了笑容，眉头微微皱起，又在踱步，像是自言自语，“我们现在是两手空空，一无师资，二无校舍，三无教材设备，四无大学的管理经验，连学校设在何处还没有最后敲定呢。困难是显而易见的。但是共产党员是不怕困难的，世界上有什么困难能吓倒我们呢？”
陈赓话锋一转，看着神色严肃的李懋之，像在战场上下达命令似的，语气干脆果断：“我决定用边建边教边学的办法，就是说，建校舍、请教授、招生开课同步进行，尽快上马，要先调一批教授来，学员也立即从各大军区选调。现在军委已决定以西南军区第二高级步兵学校、华东军区科学研究室和志愿军3兵团部分干部为基础，尽快建立军事工程学院，校址初定在哈尔滨。3兵团司政后干部要尽量多调一些到学院工作，所以，你懋之是一定要到学院的呀。”
李懋之说：“3兵团司、政、后机关的部处级干部工作能力都不错，可是现在还在打仗呀，全调出来兵团党委也不会同意，可以争取多抽几个。至于我，文化水平不高，干学校工作恐怕不行，司令员啊，你还是让我回朝鲜吧。”
“你别想打埋伏，你住过西北军士官教育团，当过抗大太岳分校教育长，肚子里墨水不算少啦！”陈赓大声说，“总有点学校生活体会吧，不会就学，大胆去干。我马上调第二高级步校徐立行副校长先来，总理已写信请苏联派首席顾问来，等苏联顾问一到，我们一块去各地看看，选选校址，调研一下。回来成立个筹委会，你就来参加筹委会的工作。你赶快回邢台吧，把甄别工作抓好，不要留后遗症。让人家当了一回‘老虎’，还得重新变成个人嘛！”
9月1日，在北京地安门恭俭胡同1号（后改为59号）四合院里，军事工程学院筹委会正式成立。陈赓宣布了筹委会的人员组成和分工：陈赓任主任委员，徐立行、张述祖、李懋之三人任副主任委员。
陈赓给李懋之的主要任务是编制基建的预算概算，沟通和协调与中央党政军各有关部门的工作关系，为明年开春学院开工建设做好物质准备。身体健壮、精力充沛的李懋之迈开双脚，穿梭于京内外，是筹委会里出差最多的人。
11月3日，李懋之带领高步昆教授和殷之书副教授，登上火车，直奔哈尔滨，实地考察学院校址。回到北京，陈赓派他去全军院校的龙头——南京军事学院，学习办学经验。11月13日，陈赓和筹委会的主要领导一起听取了满载而归的李懋之的汇报。
陈赓做了总结，他对大家说：“根据苏联总顾问的意见和军事学院的办学经验，我们先研究起草几个规章制度，我看应包括队列训练、行政管理、物质保证等方面的，粗一点没有关系，工作中逐步修改完善嘛。在教学组织与实施方面的规章制度，说老实话，咱们不懂啊，我看等苏联顾问到了哈尔滨之后再另外制定不迟。”
大家讨论了一阵，陈赓又说：“要抓紧组成建筑委员会，由懋之负责。请中央政府支持的事项，也预先考虑个原则意见。明天，懋之你跟我一块儿去找薄一波。”
国家财经委主任兼财政部部长薄一波是李懋之熟悉的老首长，对哈军工庞大的基建计划，薄一波持谨慎的支持态度，他让李懋之先去找建筑工程部陈正人部长，落实设计、施工单位和负责材料供应的单位。李懋之又马不停蹄，带高步昆等人去建筑工程部见陈正人部长，当场确定松江省设计院和东北人民政府的设计院负责设计任务，力量不足时，部属的设计院也可帮助。施工力量全由松江省负责，力量不够再由沈阳抽一部分人去。建筑材料由部里直拨，交松江省负责，优先供应。
11月16日一早，李懋之又到军委办公厅找肖向荣主任，汇报头一天与杨立三部长的谈话情况。肖向荣立即通报，带着李懋之去见粟裕副总长。
粟裕先仔细询问这一段时间军工学院的筹办进度，再问陈赓院长的身体和起居情况，他对李懋之说：“要多考虑陈院长的辛劳问题，他这个人呀，干起工作来不要命的，你们做部下的，要时时帮他多挑担子啊！”
粟裕记下李懋之的具体要求后，明确表态说：“创建军工这样的军事技术大学，谁也没有经验，事事做预算，等待批准，就可能拖后腿。为了加快速度，我看基建费有个概算，由陈院长签字，可以实报实销。但是要一事一报，以便迅速批办。”
拿到粟裕副总长的指令，李懋之高兴地立正敬礼，喜滋滋地退出。回到肖向荣的办公室，他又灵机一动，向肖主任要了150辆汽车。胜利班师，向陈赓报喜去了。
11月26日，《军事工程学院校舍建设初步计划》由陈赓署名后，直送中央军委。陈赓叮嘱李懋之说：“报告送上去后，要紧盯着点儿，一定要抢在明年开春前破土动工。”