自6月中旬起，我军开始发动进攻，经过极其惨烈的攻坚战占领城外的来凤山，居高临下指挥攻城。自8月2日开始，美军第14航空队战机频频出动，以500磅轰炸腾冲城垣。然而日军据守残破城墙拼死不退，我军攻城部队死伤累累。此外，日军两年来在腾冲城内修筑了无数明碉暗堡，在很多房屋墙根挖掘了暗道彼此沟通，设置了火力点，构成交叉火网。我部队沿街巷推进，处处遭敌狙杀，每日战斗进程仅以米计。
在每个关键时刻，中国都表示了全力支持反侵略战争的鲜明态度，始终在为建立国际反同盟而不懈努力。1941年太平洋战争爆发当天，中国就向美、英、苏三国提交了采取共同行动的书，表示“中国现决心不避任何，竭其全力与美、英、苏联及其他诸友邦共同作战，以促成日本及其同盟轴心国家之完全崩败”，不订立单独媾和条约。次日，中国对德意日宣战，召开多国联合军事会议，商讨协调军事行动。这些举措对建立国际反同盟发挥了积极作用。1942年1月，世界不同、意识形态和教的国家，在打败的共同目标下走到一起，由美、英、苏、中领衔，26个国家共同签署《联合国家宣言》，正式形成国际反同盟，从根本上改变了反与的力量对比，加快了战争胜利的进程。