驻守龙陵的日军是第56师团主力。日军侵占龙陵两年多来，在龙陵周围的松山、阴登山、大地口、滚龙坡等地修筑了多处据点，每个据点都用大圆木、钢板等构筑工事，形成据点群，据点中储备了大量的粮食和弹药，做好了长时间独立作战的准备。这些据点群中，以滇缅公路上的松山和镇（康）芒（市）公路上的平易最为坚固。日军把第113旅团的主力部署在松山、龙陵之间地域，把第146旅团部署在平芒市之间地域。从兵力和工事上看，日军都做好了长期坚守龙陵的准备。
6月1日，第11集团军第71师配属第6军新编第39师、第2军，从惠通桥至三江口之间渡过怒江。4日，新编第28师攻克腊勐后，即向松山发起进攻。第71军主力部队第87、第88师沿着毕寨渡至龙陵的道路南侧，向龙陵挺进。一周后，部队进抵龙陵近郊。
6月10日，第71军主力向龙陵发起攻击。龙陵日军凭借坚固工事，顽强抵抗，战斗成僵持状态。
6月15日，当第71军的突击部队攻进龙陵城内时，突然遭到从滕冲、上街前来支援的日军第56师团第113旅团和永并支队1500多人的夹击，第87师主力见日军越过龙川江迎头阻击，两军在龙陵北侧地区展开激战。这场遭遇战打得难分难解，远征军官兵与日军进行肉搏战的关键时刻，芒市的600多名日军紧急出动，也向龙陵增援。第71军急忙命令新编第28师第84团前往阻击。但是，这些增援的日军仍有一部分进入龙陵城内，与固守龙陵的日军会合。
第11集团军总司令宋希濂看到，龙陵的日军兵力增加，命令部队暂时停止向龙陵进攻。第71军各部队被迫撤退到黄草坝，进行再战准备。
这时候，龙陵城内的日军除第113、第146旅团外，前来增援的日军第53师团第119旅团的主力和第2师团第29旅团的1个联队也聚集到龙陵城内，总兵力达5000多人。日军数量增加，作战的指导思想也发生了变化，一度被动固守的日军寻机向中国远征军进攻，以争取主动。
6月18日夜晚，日军向第71军各部队发起反击，两军在龙陵周围形成对峙，远征军一度处于被动态势。卫立煌得知这一战况，命令总预备队第8军所属荣誉第一师迅速渡江，支援龙陵。22日，荣誉第一师对日军发起攻击，龙陵的战局才稳定下来了。
6月28日，第71军在远征军预备队第8军荣誉第一师的支援下，第二次向龙陵发起攻击。战斗进行到7月7日，日军第113旅团和永并支队遭到沉重打击，被迫向龙陵城郊撤退。中国远征军乘势迫击，与日军在龙陵城附近形成对峙。
日军收缩兵力的企图，就是要固守龙陵。
第71军得到新编第28师增援后，于7月13日第三次向龙陵发起攻击。经过10多天的激战，终于迫近龙陵的市区。谁知就在这时候，一个意外情况出现了。芒市日军1000多人与平夏的日军会合后，向西北方向出击，直接威胁到第71军的左翼。
宋希濂总司令考虑再三，命令第二军兵分两路，从东西两面向从芒市出动的日军夹击。这些日军为了避兔在运动中被中国远征军歼灭，不得不退回芒市。
第17军经过近一个月的准备，于8月14日第四次向龙陵发起攻击。这次攻击，持续10多天。城东南老东坡战斗，双方反复争夺，血战6天6夜，远征军将士击毙日军400多人，自己伤亡800多人，终将日军击退。南天门战斗，远征军突入的人数较少，面对多数日军的阻击，远征军将士毫不畏惧，毙敌300多人后，全部牺牲，无一人退却。
8月26日，远征军突破日军的外围防御，部分将士突入龙陵市区。但是，龙陵城内的核心阵地仍然由数百名日军顽强死守，远征军将士几番突击，都未能攻克。
日军大本营为了守住滇西这几个重要的侵略据点，千方百计从日本国内抽调兵力，增援滇西战场。8月中下旬，2000多名日军官兵进入滇西各主要据点。龙陵的日军得到人员和武器弹药的补充后，侵略野心膨胀，再次进行反扑，企图夺回龙陵的外围据点。
9月3日，日军第56、第2师团集中了1.2万多人，向进攻龙陵的第71军进行反击。第71军和第2军第9师的官兵与日军连续激战7昼夜，顶住了日军的反击，并在第54军第36师等部队的支援下，把日军击退。
9月上旬，第5军第200师奉命从昆明赶到滇西战场，参加围歼战斗。第8军于9月7日歼灭了松山的日军，远征军把炮兵部队陆续调到龙陵战场，攻城部队急需的各种补给物资也源源不断地运到龙陵。龙陵周围，聚集了中国远征军第71军、第8军荣誉第1师、第200师、第20集团军第36师等部队，在兵力兵器上占有绝对优势。第11集团军总司令宋希濂认为，“一举歼敌之际”已经到来，部队士气高昂。
谁知在围攻龙陵的重要时刻，宋希濂收到国民政府军事委员会的电报，调他回重庆到陆军大学将官班受训。将军于胜利在望之际，不得不离开战场，离开浑身上下都是鲜血的士兵。
10月25日，第71军军长钟彬统一指挥各部队，向盘踞在龙陵的残余日军发起了猛烈攻击。
这是中国远征军第五次攻击龙陵。
这是一场持久的攻坚战。在滇西反攻中，攻打龙陵的战斗时间最长，参战兵力最多，战斗最为激烈；最为残酷。
11月6日，第71军在荣誉第1师、第200师、第36师的配合下，终于攻克龙陵，歼灭日军第56、第2师团各一部，共毙伤日军1万余人，远征军死伤“2.8万余人。当时，中央社报道：“滇西我军又一大捷，完全解放龙陵，血战5昼夜，残敌一举悉数就歼”。
中国远征军在滕冲、龙陵攻坚战中，除大量毙伤日军外，还俘虏日军260多人，缴获火炮16门，轻重机枪160多挺，步枪1700多支，战果辉煌。
6.收复失地，两军会师
中国远征军攻克龙陵以后，入侵滇西的日军大部被歼灭，卫立煌为了迅速打通中印公路，命令第2军、第71军、第53军兵分3路，沿滇缅公路及其两侧，向芒市和遮放进攻。这是一场对残余日军的追歼战。中国远征军似猛虎下山，势如破竹。
芒市位于龙陵西南的滇缅公路上，是日军第56师团司令部所在地。芒市向东，可以渡怒江，入保山；向西，可以逃退畹町，地理位置重要。芒市据点，是日军在滇西最大的一处巢穴。第71军于11月中旬进抵芒市近郊。驻守芒市的日军虽然构筑了坚固的工事，但是，由于滇西日军各部大势已去，残余日军自知回天无力，士气低落，斗志松散。第71军包围芒市后，这些残余的日军不等远征军发起总攻，纷纷向遮放、腊勐撤退。远征军顺利收复芒市。
第2军进至腊勐和蛮牛坝时，日军虽然进行了抵抗，但已经不堪一击。12月中旬，第2军进至勐古街附近。
第53军11月15日从河头街出发，向遮放挺进。18日，第53军进抵劳山附近，稍经补充，就向中缅边境城镇畹町前进。
畹町原来是中缅边境德昂族聚居的一个小村寨，自从滇缅公路从这个小村寨前开通以后，畹町成为滇西通往缅甸的一个出国口岸，逐渐繁荣起来。从畹町南面过一小轿，即进入缅北的重镇腊戍，往西即是滇西的另一个口岸瑞丽，从瑞丽出境，可到达缅甸的重镇八莫。
1945年1月上旬，远征军三路人马先后进抵畹町，围攻盘踞在畹町的日军。
1月24日，中国远征军攻占滇西境内最后一块失地畹町。至此，入侵滇西的日军全部被歼灭，残部日军不到百人逃入缅甸的丛林里去了。
为了庆祝滇西反攻战役的伟大胜利，中国远征军在畹町举行了庄严的升旗典礼。典礼结束后，第11集团军各部队出师国门，分头追击日寇。
与此同时，中国驻印军也向缅北的残余日军发起攻击。
1月15日，中国驻印军攻克南坎后，为了迅速打通中印公路，指挥部队乘胜追击。
1月16日，驻印军命令第38师向芒友进攻，第30师围歼老龙山地区的日军。
1月24日，第38师对芒友日军的核心阵地发起攻击，于27日歼灭日军第56师团1部。
至此，中国西南的国际补给线被完全打通，中国驻印军和远征军完成了一项艰巨的战略任务。
1月28日，中国远征军与驻印军两路大军在芒友举行了隆重的会师典礼，卫立煌、索尔登、郑洞国、孙立人等中美将领，都参加了这一历史性的盛大典礼。3月，中国远征军奉命凯旋归国。
不久，新编第1军相继占领了贵街、新维、腊戍、细包等要点，全部肃清了中印公路沿线及其周围地区的日军。中国驻印军历时1年半的缅北反攻战役即告结束。不久，中国驻印军班师回国，总指挥部、副总指挥部分别撤销。这个胜利来之不易。在滇缅会战中，不仅军队伤亡达6.7万人之多，云南人民也作出了重大牺牲。龙陵当时只有6万多人口，为支援远征军反攻，牺牲者数以千计。滕冲的人口虽然比龙陵多，但他们为了支援抗日，不惜牺牲一切，承受了罕见的战争创伤。滕冲攻坚战，村舍变成了战场，战斗结束后，全城被夷为平地，损失不计其数。远征军反攻时，16万大军所需粮食主要来自滇西，云南各族人民群众纷纷派骡马运输。滇西反攻战中的马帮运输，成了战争史上的一大奇观，仅潞江土司，就派人送了3万多箩军粮。
卫立煌司令长官在滕冲攻坚战胜利的庆祝大会上，激动地说：我们的胜利，一半是战士用命，一半是父老们的支援。
这个胜利影响巨大。
缅北、滇西反攻作战的胜利，再次开通了中国西南国际交通线，使抗日战争末期的国际援华物资源源不断地运入中国。这些美国援助的军用物资在对日寇的反攻作战中，虽然没有发挥当初的作用，但它给中国人民传递了缅北、滇西反攻作战胜利的信息。
这些胜利的信息，揭开了正面战场反攻的序幕，也是对世界反法西斯战争的重大贡献。
这些胜利的信息，鼓舞了中国人民收复大片国土的激情。
这些胜利的信息，坚定了日本侵略军必败、抗日战争必胜的信念。在异邦土地上打败侵略者，在中国近代史上是空前的。
中共中央通过《新华日报》，热烈庆祝缅北、滇西反攻作战的“辉煌胜利”。
史迪威将军感慨地说：“中国军队是极好的”。
美国联络参谋组组长吴德回忆滇西反攻作战时，说：“中国军队耐受困苦的精神和作战的勇敢，都是世界上少有的”。
美军上校布朗在谈到参与缅北反攻作战的感受时，说：“中国人是我看到的最勇敢的军队，我必须向他们脱帽致敬，“我愿意追随他们到任何地方。”
美国的《纽约时报》报道：中国驻印军、远征军“入缅之战，开创了大陆反攻的新阶段”。缅北、滇西的反攻作战，“从侧翼牵制了太平洋战区，可巩固印度，完全打破了轴心国会师远东之企图。”
一名战地记者在美国《皇冠》杂志1944年11月号载文评论说：“中国军队是世界上最优秀的军队”；缅北反攻作战，“表现出中国军队忍受无限艰难的伟大，世界上任何军队都望尘莫及”。
缅北、滇西反攻作战的胜利，也为官兵们带来了荣誉。中国远征军司令长官卫立煌获得国民政府的最高奖赏。1945年3月，中国驻印军副总指挥郑洞国从缅甸回国，出席国民党六届二中全会，被当选为国民党中央候补执委。
滇缅会战，是中国首次与英、美大国联合作战，在这个抗击日寇的特殊战场上，英、美军队屡屡陷入绝境，中国军队扮演了光荣的救星角色，打出了中国人的威风和自豪感，中国军队终于可以在强大的英美军队面前扬眉吐气，挺直腰板了，让全世界都不由自主地赞叹了中华民族是伟大的；中国军队是最棒的！