经过两年蓄积力量，1944年5月，中国远征军发起，然而由于日军松山工事异常坚固，且不断以攻势防御战术反复逆袭，我战事进展极为。险峻的地形和雨季恶劣的天候，时时让我军作战难以为继。8月初，中国远征军第8军指挥部做出决策，由军工兵营及师属工兵连四五百人，经过近17天坑道施工，挖掘两条暗道直通松山主峰腹部，将3000公斤填入日军子高地堡垒底部，以“人造火山”式的大爆破，松山阵地“锁钥”部，撕开了日军松山防御体系的口子。这次大爆破，共震死、日军约70名，从浮土中扒出被震昏的5名。其中1名苏醒后拼死挣扎横撕乱咬，被我军击毙；其余4名当了俘虏。此后，我军又经过艰苦卓绝的17天战，取得松山攻坚作战的全胜。攻下松山，打开滇缅公补给通道，整个滇西作战的“瓶颈”被突破。
远征军对腾冲方向的攻势早于松山一个月，但收复腾冲却晚于松山一周。其原因是，远征军渡过怒江后，首先要征服高黎贡山，其时日军防御腾冲的前沿已经推进到这座平均海拔3000米的险峻山系。远征军第20集团军渡过怒江后，首先要仰攻这道屏障，而后才能重兵合围腾冲城。高黎贡山，被当时的美军喻为“二战海拔最高的战场”，此间的惨烈战斗，是在“云层上的战斗”。攻打高黎贡山持续40余天，我军在凄风苦雨中饥寒交迫，官兵因冻饿而死者甚至超过了阵亡人数。
事后我军得知，在8月13日的美军飞机大轰炸中，龟缩在东城门洞中指挥作战的日军守备队长藏重康美大佐，及其手下共32名军官，均被炸塌的城门掩埋毙命。为此，日军又指定了曾任步兵中队长的太田正尉担任守备队长，继续指挥作战。9月13日夜，大雨如注。太田正人第148联队军旗，向上级发电报告最后的战况后，砸毁无线电机，开始分散突围，被我军派出的追击部队零星歼灭于各处。