56师团第113团主力，平戛、芒市间，为第146团主力，各个据点均储备有大量粮食、弹药，可作长期独立作战。高黎贡山地势险峻，尤其是松山附近地区，扼守滇缅公路，山高坡陡，其间多处悬崖峭壁，无法攀登。在大小松山、阴登山、大哑口、滚龙坡等地，日寇以圆木及钢板等修筑了据点群及独立据点。5月22日，第11集团军奉命突破第56师团防御阵地，尔后会合第20集团军攻占腾冲。显然，远征军还没有意识到第11集团军当面敌情的严重程度。
6月1日，第11集团军第71军（钟彬部）渡过怒江。6月4日，攻占腊勐，第28师随即开始向松山发起攻击，久攻不下。第87、第88师则沿公路向龙陵突进，10日远征军突入龙陵近郊，日寇各路援军赶至龙陵，守军增至5000余人，至21日，双方陷入苦战，形成对峙。
腾冲位于滇缅公路要冲，大盈江东岸，与龙陵、松山、平戛为日寇在滇西高黎贡山4大据点。6月下旬，远征军司令部获悉腾冲日寇守军一部已调往龙陵，遂命令第20集团军夺取腾冲。奉命后第54、第53军即南下向腾冲方向推进。6月29日，各部队抵近腾冲外围。7月2日，第20集团军向腾冲发起攻击，日寇据守外围飞凤山、观音堂、来凤山等险要，第20集团军进攻受阻。至7月27日，在炮兵和空军的支援下，最终突破所有外围据点，进至腾冲城下。8月2日至9月14日，双方在腾冲寸土寸的反复争夺，城内日寇全部被歼，第20集团军攻克腾冲。
在松山方向，第8军（何绍周部）接替第71军第28师继续进攻松山。此后，第8军在7月下旬连续发动5次进攻，肃清松山全部外围据点，但在松山核心阵地前遇阻。第8军工兵营在松山顶峰日寇阵地垂直30米处，掘出两个炸药室，装填10吨炸药引爆，将整个松山顶峰炸翻，日寇第56师团第113团全军覆没，第8军攻克松山。
在平戛，第11集团军第2军（王凌云部）的进展也非常缓慢，而且日寇不断向平戛、芒市增兵。9月上旬，第11集团军第5军赶到战场，腾冲方向作战的第36师也南下加入作战，9月23日，平戛收复。11月2日，龙陵收复。
11月17日，第71军进抵芒市，此处守敌均为滇西方向各部溃逃日寇，士气低落、毫无斗志。当地71军迫近时即向后逃往，芒市收复。1945年1月24日，中国远征军收复畹町，1月27日与中国驻印军在芒友会师。至此，中国远征军在滇西反攻作战结束。
1943年10月至1945年3月，中国远征军和中国驻印军在缅北和滇西的反攻，历时17个月，在复杂的地理气候条件下，挺进2400余公里，收复缅北城镇50余座、收复滇西我国领土8.3万平方公里，歼灭日寇第18、第56师团，重创日寇第2、第53、第49师团，歼灭日寇4.8万余人。同时，中国远征军和中国驻印军同样伤亡惨重，共伤亡6.7万余人。