Первый бой часть приняла в составе дивизии вечером того же дня. Тогда наши летчики сбили два «Сейбра», но и сами потеряли два «мига». Пепеляев же открыл победный счет в большом бою 20 мая 1951 года, когда четырем советским летчикам (Алфееву, Пепеляеву, Кирисову и Шебанову) были засчитаны сбитыми четыре «Сейбра». Был сбит и один из «мигов» — капитан Назаркин успешно катапультировался. Бой реактивных самолетов протекал стремительно: американский летчик не заметил, как истребитель Пепеляева после трех головокружительных петель зашел сзади под ракурсом 0/4. Ну а стрелком Евгений Георгиевич всегда оставался отменным. Вот как описан этот бой в формуляре 196-го полка:
«.во втором вылете, 15.08–15.51, подразделение вело воздушный бой в р-не 20–30 км севернее Тецузана с группой истребителей противника — до 40 самолетов типа Ф-86. Бой проходил на высотах 9000–4000 м. Встреча с противником произошла на встречных и встречно-пересекающихся курсах на Н — 9000 м. Противник общего б/п не имел, шел отдельными группами по 3–4 самолета с разных направлений. Подразделение под нашим командованием имело б/п — «звенья в правом пеленге»: Н — 400–500 м; Д — 400–500 м. Придя в район 30 км севернее Тецузан, ведущий группы увидел слева впереди 4 самолета Ф-86, которые пытались атаковать группу. Ведущая пара (подп-ка Пепеляева) сделала разворот влево и завязала бой с ведомой парой Ф-86 на вертикальных маневрах. Ведущая пара четверки противника вышла из боя с уходом вверх. После третьей петли Шовиара подп-к Пепеляев парой зашел ведомому самолету пары Ф-86 сзади под ракурсом 0/4—1/4 и с дистанции Д — 200–300 м дал две средних очереди. Атакованный самолет с полупереворотом, с резким снижением ушел вниз. Ведущий самолет Ф-86 последовал за своим ведомым. Выход из атаки подп-к Пепеляев произвел «горкой» с уходом на солнце».
Пепеляев начал воевать в Корее на МиГ-15 с двигателем РД-45Ф 9-й серии Куйбышевского завода № 1 (серийный № 109025, бортовой № 925). Когда во второй половине апреля 1951 года полк получил МиГ-15бис, Пепеляев пересел на самолет 7-й серии Новосибирского завода № 153 (№ 0715368, бортовой № 768). С поступлением новых «мигов» 13-й серии того же завода Пепеляеву достался самолет № 1315325, изготовленный в начале апреля 1951 года.
По воспоминаниям ветеранов 196-го полка, «миги» 13-й серии первоначально имели «белую» окраску (то есть были покрыты лишь бесцветным лаком), несли корейские опознавательные знаки в 4 позициях (на хвостовой части фюзеляжа и нижних поверхностях плоскостей) и четырехзначный бортовой номер, первая пара цифр которого обозначала серию, а последняя — номер самолета в серии.
На МиГ-15бис с бортовым номером «325» Пепеляев воевал до конца пребывания дивизии в Китае, летая на нем почти постоянно.
…Потянулись боевые будни, наполненные ратными заботами и тревогами. Поначалу 196-й иап действовал на МиГ-15 с двигателем РД-45, а в июне 1951 года был перевооружен уже на МиГ-15бис — новейший советский истребитель того времени, отличавшийся модернизированными двигателями ВК-1, более эффективными воздушными тормозами. Перевооружение на эту модификацию стоило многих сил Пепеляеву и командиру дивизии Кожедубу, но было оправдано со всех точек зрения.
В разгар боев, в августе 1951 года, ему присвоили воинское звание полковника.
В один из сентябрьских дней 1951 года ведомая им группа «мигов» с запозданием была поднята на перехват, но сумела атаковать 12 самолетов F-94 «Старфайр». По итогам боя летчикам были записаны сбитыми 7 машин, из них две — на счет командира полка. Сам Евгений Георгиевич оценивает результат того боя скромнее, считая, что были сбиты лишь три машины.
6 октября 1951 года Пепеляев подбил «Сейбр», совершивший вынужденную посадку на территории, контролируемой северокорейскими войсками. На снижении подбитый самолет был повторно атакован летчиком 176-го гвардейского иап К. Я. Шеберстовым. Летчику, а вполне возможно, это был Д. Джабарра — второй по итогам войны в Корее американский ас, удалось приземлить подбитую машину в полосе прибоя и на спасательной лодке уйти в море, где его подобрал спасательный вертолет. В считаные часы подбитый самолет был вывезен с места вынужденной посадки и вскоре эвакуирован в Советский Союз. Это был первый захваченный «Сейбр». Из-за возникшей путаницы офицеры штаба дивизии записали сбитый «Сейбр» Шеберстову, а не Пепеляеву.
196-й истребительный авиационный полк пробыл на приграничном аэродроме Андунь до февраля 1952 года. Последнюю свою победу полковник Пепеляев одержал 15 января 1952 года, сбив очередной «Сейбр».
Всего же с 1 апреля 1951-го по 1 февраля 1952 года он совершил 108 боевых вылетов на МиГ-15 и МиГ-15бис, в 38 воздушных боях сбил 20 самолетов официально: один F-80 «Шутинг стар», два F-84G «Тандэрджет», два F-94 «Старфайр», остальные — F-86 «Сейбр» и еще три было не засчитано. Он имеет наивысшую результативность по формуле — количество побед на один боевой вылет — 0,19. За каждые 5 вылетов он сбивал по самолету противника. В двух боях Пепеляев уничтожил по два самолета.