1949年7月率166师由辽宁安东抵达朝鲜新义州任朝鲜人民军第6师(原中国人民解放军第166师)师长(少将)。
1950年6月朝鲜战争爆发后率部参战,连续攻占开城、江华岛、金浦,沿西海岸南下将美军包围在釜山防御圈内。所部被授予“近卫汉城第6师”称号,本人被两次授予朝鲜民主主义人民共和国英雄称号,并荣获一级国旗勋章、金星奖章。美军仁川登陆后被截断在敌后进行游击战,后率部返回北方。
1950年10月任第5军团军团长(中将),1952年12月任中朝联司西海岸指挥部副司令员,部署反登陆作战。朝鲜战争结束后曾任陆军大学校长。
1955年4月4日,金日成在朝鲜劳动党中央全会的总结发言中指出,方虎山“因为在战争末期没有打好仗,所以在党内受到了批评”,他被朴一禹利用,“在背后非议党和国家的政策”。南朝鲜资料称:受1956年8月“八月宗派事件”(即崔昌益、朴昌玉反党事件)连累,方虎山是所谓“延安派”而被“清洗”。1959年以后,在朝鲜官方的公开报道中消失。