3月9日，中国驻印军集中兵力，攻占瓦鲁班，歼灭日军第18师团一部。史迪威将军抓住战机，命令部队以最大的速度从瓦鲁班南下，向间布山攻击前进。15日，中国驻印军攻占高沙坎。经过4个多月的战斗，中国驻印军基本肃清了侵占胡冈河谷的日军。日军第18师团余部被迫退守间布山隘口，企图利用有利地形再次阻止中国驻印军南下。
3月28日，中国驻印军占领拉班，切断了日军的退路。新编第22师向间布山发起攻击，第113团和第5307部队一部从间布山东侧向南迂回，突破缅北的天险山隘，进入莫冈河谷。
3月29日，新编第22师同迂回部队在夏杜苏会师。这样，日军被中国驻印军全部逐出胡冈谷地。中国驻印军打开了通向莫冈河谷的门户。
胡冈河谷战斗，共歼灭日军6000多人。日军受到重大打击后，接连败退。中国驻印军把战线推进到莫冈河谷。日军在于邦战斗失利后即承认，中国驻印军“和第18师团过去在中国大陆上接触过的中国军队，在素质上完全不同，因而大吃一惊……此次在胡康的中国军，无论是编制、装备还是战术、训练，都完全改变了面貌。尽管第56团奋勇猛攻，敌军圆形阵地在炽密的火网和空军的支援下不仅毫不动摇，而我军的损失却不断增加……使全军不禁为之愕然”。
莫冈河谷，是一条纵深长约110公里、平均宽度不到10公里的狭长河谷。在这条河谷中，有铁路和公路通往缅甸北部的重要城市密支那和缅甸中部的大城市曼德勒，在南高江和莫冈河、南因河的汇合处，有一座莫冈城。莫冈城与密支那、甘马冈成掎角之势，在军事上具有重要地位。日军第18师团为了利用河谷的山川，阻止中国驻印军的进攻，对部署在莫冈河谷内的第18师团残部的武器装备和兵员进行全面补充，还把驻守滇西的第18师团第114旅团和第56师团第146旅团调到莫冈河谷，全力进行雨季前的防御准备。
缅甸的雨季，数月连绵，部队行军作战困难。中国驻印军决心在雨季来临之前歼灭莫冈河谷的日军，打通河谷的铁路和公路交通线。根据这一决心，4月初，中国驻印军兵分两路，开始向莫冈河谷进攻。其进攻部署是：
新编第22师配属独立坦克第1营，沿公路由拉班地区向加迈进攻，突破日军的防御纵深，夺取甘马因。新编第38师沿塔奈河南进，向瓦兰地区挺进，夺取莫冈。
4月底，第22师进至英开塘北侧时，遭到日军第18师团一部顽强抗击，两军形成对峙。
第38师在孙立人师长的指挥下，连续作战，相继攻克高利、马兰，于5月初占领曼平。第22师和独立坦克第1营进攻受阻后，美军派出36架飞机进行支援。5月3日，第22师在美军飞机的配合下向驻守英开塘的日军发起猛烈攻击，激烈的战斗进至5月4日，第22师终于突破了日军的防线，攻占了英开塘。日军残部沿公路狼狈逃窜。中国驻印军继续向加迈挺进。
这时候，雨季开始了，缅北地区连日阴雨，道路泥泞，部队行动十分不便。中国驻印军的官兵为了迅速打通中印公路，不顾恶劣的天气，继续向日军进行攻击。第22师得到从中国境内空运到印度的第50师所属第149团的加强后，加快了进攻节奏，至6月上旬，第22师主力进至甘马因西侧和北侧。
第38师于5月下旬击溃日军第18师团主力和第56师1部，攻占了瓦兰地区日军据点后，分路行动。第114团阿莫冈挺进。第113团向支遵前进，并于6月9日攻占支遵。第112团沿着深山密林，艰难地向甘马国南面迂回。5月26日，第112团渡过莫冈河，悄悄地迂回到甘马国南面的日军后方基地西通，突然向日军发起攻击。27日，第112团占领了西通。
西通失守，就切断了甘马因与莫冈的交通和联系，使甘马因的日军一下子陷入中国驻印军的包围之中。日军为了摆脱困境，急忙调集第2师团第4旅团1部、第53师团第128旅团等部队，对第110团连续发起了14次反攻，都被第100团打退了。这时候，第112团、第113团与第22师一起，完成了对加迈的包围。
6月11日，驻印军总指挥部下达向莫冈进攻的作战命令。命令指出：一、着新编第38师，由西北方面向莫冈攻击，并占领之，与正在东南方进攻莫冈之英印军会合。二、着英印军第36师，以其第77旅由东南方攻击莫冈并占领之，与我新编第38师会合。
当时，防守莫冈的日军主要有第18师团残部，第2、第53、第56师团各1部，总兵力约2个团。这些日军凭借复杂的地形，作困兽之斗。围歼战斗从外围开始，就异常激烈。担任先头部队的第38师第114团接到命令后，沿着公路东侧向莫冈山秘密前进，于6月15日前进到莫冈东北侧的康堤及其以南地区。
6月16日，中国驻印军歼灭日军第18师团和第53师团各1部，攻占加迈。
6月19日，第22师和第113团密切配合，在重炮兵和坦克的支援下攻占了甘马因。日军第18师团残部1500多人在师团长田中新一的率领下，辟路翻越雷邦山，狼狈地向南面溃逃。
当第114团从莫冈的东面向南迂回时，一个意外情况出现了。日军独立混成第24国旅与英印军第36师第77旅发生战斗，第77旅退至莫冈南面的35公里处，被日军包围。英印军得知第114团即将向莫冈发起攻击，第77旅旅长卡尔弗特准将立即派人向第114团求援。
孙立人师长得到英国军队紧急求援的报告后，毫不犹豫地命令第114团强渡南高江，解英印军之围。第114团上岸后，迅速向日军的侧背发起猛烈攻击，歼灭日军独立混成第24旅团第6联队联队长河边中校以下300多人，第77旅转危为安。战斗中，第114团的1个排接替英国军队1个营的战斗任务，临危不惧，驱逐了日军。战斗结束后，英国感到非常惊讶，第77旅旅长卡弗尔特准将亲自来到第114团，对第114团的官兵感激不已，这位英国准将还收集了中国军队组织指挥这次战斗的资料，表示要认真研究。
1945年3月，盟军攻陷缅甸的曼德勒。6月23日，孙立人师长指挥第38师主力与美军第5307部队、英军温盖特部队各一部互相配合，把莫冈的日军包围起来。24日，围攻莫冈的战斗打响了。经过两昼夜激战，25日，第38师的部队攻入莫冈城内，中国驻印军同友军配合，歼灭日军第18师团残部和第2、第53、第56师团各1部。莫冈河谷战斗结束。
7月11日，第38师与新编第30师会合，这就打通了从甘马因经过莫冈到密支那的铁路和公路交通，为缅北反攻的全面胜利奠定了基础。
密支那同中国滇西的重要城镇滕冲只有一山之隔，是曼德勒、密支那铁路的终点，是缅甸北部的重要城镇，中印公路的必经之地。由于密支那战略地位重要，1944年3月以来，日军加强了对密支那的防守。
为了缩短中印“驼峰”航线，使中印公路与中印输油管道在密支那联系在一起，史迪威将军组织力量向密支那发起了围攻战。1944年4月中旬，美军第5307部队2个营进至太克里后，中国驻印军命令新编第30师第88团、第50师第150团与美军第5307部队一起，组成中美突击支队。突击支队由美军的梅里尔准将担用支队长，编为第1纵队和第2纵队，第1纵队由第88团和美军第2营组成，第2纵队由第150团和美军第1营组成。
4月29日，中美突击队2个纵队从胡冈河谷出发，兵分两路，向密支那前进。途中，突击支队击退了日军的多支警戒部队，经过半个多月的艰苦行军和战斗，第1纵队向密支那以北地区推进；第2纵队于5月16日进至密支那以西地区。
5月17日上午，中美突击队第2纵队渡过南圭河，向密支那西机场发起突然袭击，一举攻占了西机场。从此，密支那西机场成为中印空运的基地，“驼峰”航线缩短了。5月18日和19日，新编第30师第89团、第14师第42团和炮兵部队根据中国驻印军总指挥部的命令，空运至密支那，支援突击支队围攻密支那。
防守密支那的日军失去西机场以后，急忙把部队集中到密支那市区。在密支那市区，3000多日军区分成4个防御区，凭借市区的坚固工事，固守顽抗。中美突击队第二纵队夺取西机场以后，连续作战，第150团迅速向密支那市区发起攻击，其余部队向密支那外围日军的据点进行攻击。
5月18日，第1纵队进至密支那北面的遮巴德。
从5月19日开始，第2纵队接连向防守密支那的日军发起攻击。这场战斗，由于梅里尔准将指挥失当，部队对攻坚战斗缺乏周密的准备，战斗成僵持状态，驻印军的攻击部队多次被日军各个击破，受到重大伤亡。
史迪威将军闻讯后，为了改变被动局面，果断作出了两个决定。
第一个决定：撤换了梅里尔准将突击支队长的职务，命令参谋长柏德诺准将从利多乘飞机赶到密支那，接替梅里尔准将的职务。这是史迪威第一次在密支那战场上换将。
第二个决定：解散中美混合突击队，重新明确各部队的指挥关系。经过1个多月的战斗，史迪威将军看到，在缅甸战场上，中美军队组成联合突击队这种新的编组方式并不能增强部队的战斗力。5月23日，史迪威将军下达命令，各部队归还原建制。史迪威还明确：美军第5307部队的麦根少将负责密支那地区作战，指挥这一地区内的所有部队；新编第30师师长胡素少将指挥该师第88、第89团；第50师师长潘裕昆少将指挥该师第149、第150团和第14师的第42团；韩特上校负责指挥美军第5307部队。
5月底，日军步兵第56旅团旅团长率领2000多人抵达密支那，加强了密支那的防守力量。
5月下旬，中国驻印军根据敌情变化，调整部署后，继续向密支那发起攻击。但是，日军兵力增加，防守更加顽强，驻印军仍然无法突破日军的防御。史迪威考虑再三，决定第二次换将，命令韦赛斯准将接替柏德诺准将，指挥驻印军向密支那进攻。
韦赛斯上任后，调遣空军支援地面部队进攻。那时候，天气恶劣，驻印军冒雨多次发起进攻，但在日军严密的防守面前，仍然难有进展。
7月6日，郑洞国军长和孙立人师长到达密支那战场。这时候，中国的抗日战争整整进行7年了，郑洞国为了激励士气，下达了夺取密支那、纪念抗战7周年的总攻击命令。郑洞国到战场后，经常亲临前线，视察督战，鼓舞士气，直接指挥中国驻印军围攻密支那的战斗。
7月13日，第30师主力，第14、第50师各一部，第5307部队等，在空军和炮兵的支援下，向密支那发起攻击。经过3天激战，部队逼近了密支那市区。
7月18日，驻印军集中航空火力和炮兵火力，向密支那发起猛烈攻击。激烈的战斗进行到26日，驻印军官兵接近密支那中心市区。在合围战斗的紧要时刻，新编第30师第90团被空运到密支那，增强了攻击力量。
8月3日，中国驻印军攻占密支那。这场战斗，驻印军打败了曾经在中国发动卢沟桥事变的日军“常胜师团”，先后击毙日军2700多人，俘虏日军70多人。日军第56师团步兵旅团长水上源藏少将在战斗失败后自杀。在这场异常艰苦的围攻战斗中，驻印军伤亡达5100多人。战争是如此残酷，胜利的代价是多么贵重。
史迪威将军颇有感慨地说：反攻缅北的战斗，是“中国历史上对第一流敌人的第一次持久进攻战”。
密支那战斗结束后，中国驻印军进行休整和整编。史迪威将军仍担任驻印军总指挥，郑洞国升任副总指挥，所属部队扩编为2个军，即新编第1军和新编第6军。孙立人升任新编第1军军长，下辖新编第30、第38师；新编第2军下辖新编第22师，第14、第50师。数月后，新编第6军奉命调回国内作战。
驻印军攻占密支那以后，从印度经过卡盟、莫冈到密支那之间的铁路和公路畅通无阻，盟国运送给中国的战争物资可以经过密支那中转，减轻了“驼峰”航线的压力，提高了作战物资的运输量。缅北反攻作战胜利的重大意义由此可见。
八莫位于中缅边境，是缅甸北部伊洛瓦底江流域的一个大城市，规模仅次于密支那，也是日军侵略中国滇西的一个重要据点。中国驻印军攻克密支那以后，八莫的防御地位更加突出。日军为了维持缅北的侵略利益，把部署在南坎的第2搜索团、第16师团第2联队、混合炮兵1个联队，以及在莫冈、密支那溃退的日军残部调到八莫，在八莫周围构筑防御工事，组成新的防线，防守的总兵力达5000多人。
1944年8月28日，日军第2师团主力推进到芒市，第18师团从英多转移到中缅边境的南坎。日军把这2个师团部署到滇西，主要是企图阻止中国驻印军与中国远征军会师。
中国驻印军取得密支那战斗的胜利以后，部队进行了近两个月的整训和补充，编制也作了局部调整。10月10日，驻印军总指挥部下达了第2阶段的作战命令。
10月21日，中国驻印军先头突击队新编第38师第113团奉命攻击前进，右纵队于29日攻占庙堤，左纵队在太平江上游的铁索桥附近渡江后，于11月1日抵达不兰丹。但是，江势险阻，第38师主力仍然滞留在太平江的北岸。
孙立人军长为了迅速攻克八莫，立即调整部署，命令右纵队的第112团迅速转移到左翼方向。从新龙卡巴向八莫南面的曼西进攻，切断驻守在八莫的日军的后方运输线；第114团在第113团在配合下，向八莫的正面攻击。
进攻战斗发起后，驻印军在美国空军的支援下，经过10多天的激烈战斗，相继攻克了莫马克和曼西，于11月上旬把八莫据点的日军包围起来。接连数天，驻印军在航空火力和炮兵火力的配合下，向八莫据点的日军发起攻击。但是，日军残部1500多人凭借有利地形和坚固的工事，继续固守八莫，拼命抵抗，梦想等待南坎方面的日军前来支援。
11月12日，新编第22师攻克大曼等日军据点后，迅速调遣部分兵力向八莫前进，策应第38师围攻八莫。
11月24日，驻印军突破八莫的外围据点，攻入八莫城内。激战中，除60多名日军跳入太平江，逃往南坎外，其余日军包括城防司令原三好上校在内的官兵，全部被歼灭。
11月25日，八莫全城被新编第38师占领。