11月14日、16日，印军在边界全线再次发动进攻。11月16日，中国西藏、新疆边防部队奉命进行第二阶段自卫反击作战。

为了打好第二阶段反击战役，罗瑞卿将他修改了十余处的《此次反击战役中要切实注意的几个问题》指示稿送贺龙、聂荣臻审阅后即发往西藏军区前指，指示指出：这一仗打胜了，打好了，印方有可能仍然不愿谈判，甚至采取更加极端的措施，表面上情况更加恶化，但在实际上还是好事，无非是再斗一个时期，最终还是会解决的，这是一方面。指示还指出：另一方面，也有可能逼使印方接受谈判的建议，从此使这一方在一定时期内安定下来，如果这一仗后即出现此种情况，歼灭敌人越多，则出现此种情况的可能越大，则对于我们会是更加有利的。

指示扼要分析了第二阶段反击战役的意义后，再次谆谆告诫边防部队不可轻敌，要准备打硬仗和准备出现各种复杂困难的情况，指出：山地作战，特别是就达旺河以南地区或瓦弄地区的具体地形看，我们固然要力争各部队之间联络好，协同好，但也要准备相反的情况出现。因此每一个部队，每一个团、营、连、排、班、小组甚至个人，都要准备独立作战，都要有孤胆精神。避免打懵懂仗，但要打过硬仗。不管出现什么险恶情况，例如就一段时间说，或就某一个战斗地形说，敌人是多数，我们是少数，而且暂时同主力失去联系，或者我某些部队，攻坚受挫，伤亡较大，等等，但是，只要沉着、坚持，就一定会夺得战斗的最终胜利。

第二阶段自卫反击作战，仍分东西两段进行。东段作战主要是反击西山口――邦迪拉地区和瓦弄地区两个方向的入侵印军。至21日，西藏边防部队歼灭和击溃了大量入侵印军，拔除了印军据点，收复了被印军侵占的领土，进至金古底，逼近了传统习惯线。此时印军已无险可守，中国边防部队处于有利态势。与此同时，西段的新疆边防部队至20日将侵入班公洛地区的印军全部清除。至此，中国边防部队已在东段和西段粉碎了印军的全线进攻。

11月20日18时，中国政府做出了关于中国边防部队全线停火后撤的决定，并于11月21日向全世界庄重声明，宣布：1962年11月22日零时起，中国边防部队在中印边境全线主动停火。从12月1日起，中国边防部队将从1959年11月7日中印双方的实际控制线后撤20公里。

为了维护中印两国政府和人民的传统友谊，毛泽东在做出停火后撤的决策的同时，要求将在反击战中缴获的武器、车辆进行擦洗维修，其他物资进行整理包装，发还给印度。罗瑞卿坚决执行了古今中外战争史上从未有过的这一决策。当时，边防部队有些干部建议把几部性能较好的山地汽车留下。罗瑞卿得悉后指示：不要留，全部发还。1962年12月中旬，所有缴获的武器、车辆及其他军用物资均开列清单，交还印度。对被俘人员，中方一律不杀、不打、不骂、不侮辱，生活上给予优待，受伤者给予治疗，还组织他们去一些著名城市、工厂参观。至1963年5月26日已将他们全部释放回国。

在历时一个月的中印边界自卫反击作战中，罗瑞卿作为总参谋长，把党中央、中央军委和毛泽东的指示融会到经过他亲自起草或精心修改的一封封电报中，贯彻到反击作战的每一个重要军事行动之中。为此，他尽职尽责，夜以继日，呕心沥血。前线的每一个行动，战况的每一点变化，都时时牵动着他的心。而前线的每一点进展，战役的每一次胜利和成功无不蕴含着他的心血。

1963年2月中旬，西藏军区司令员张国华到北京向中央军委汇报中印边界自卫反击作战的情况。当罗瑞卿问张国华“这次打仗，有没有什么问题”时，张国华说：“总的当然很好，但也不是没有问题，并不是每一个团，每一个营，每一个连、排都打得好，也不是每一个指挥员都指挥得好。有的小分队，甚至有的团就出了一些问题。但是，当时对部队威胁最大的问题是轻敌。我到过许多连队，问到干部、战士：印军有什么特点？都是异口同声地回答：没有什么了不起，一会跑，二会装死。部队普遍的说法就是这个。一句话：轻视敌人。在两次反击作战开始的时候，军委都曾经专门给我们打过电报，让我们不要轻敌。第一仗打响以前，军委指出，这一仗关系到军威国威，要求我们只准打好，不准打坏。第二仗，军委又来电报说，千万不可轻敌骄傲，骄傲就会犯大错误。军委这两个电报，对于两次反击作战的胜利，起了很大作用！前一个给了我们极大的鼓舞，后一个给我们敲了警钟，防止了部队可能产生的轻敌麻痹情绪。”如前所说，前一个电报是罗瑞卿亲自起草，后一个电报则经他精心修改达10余处。