20集團軍攻占了高黎貢山後，開赴騰衝。
騰衝是一座石頭城，異常堅固，這是明代兩位侍郎奉旨動用15000名將士曆時三年才修築而成的，城牆全是當地出產的火山條石壘摞而成，厚達六米，高達八米，即使炮彈落在城牆上，也僅能炸出一個淺坑。日軍兩年前占據了騰衝後，在城牆上和城內各處要道上修築了很多永久性工事。
在這座城市裏，日軍56師團148聯隊藏重康美大佐帶領著3000名日軍堅守。
騰衝四周是山，向南兩公裏為來鳳山，向西四公裏為寶鳳山，向北四公裏為高良山，向東兩公裏為飛鳳山。四座山峰構成了天然屏障，並有地下坑道與城內守軍溝通。要攻占騰衝，就先要攻占這四座山峰。
激戰多日，三座山峰都相繼被拿下，唯獨最高的來鳳山還在日軍手中，日軍在此山上構築工事，派遣了600名士兵，居高臨下阻擊遠征軍。攻打來鳳山的是預備2師。
黎寧說，因為攻打高黎貢山的時候，198師傷亡太大，一個團剩下的人數還編不成一個營，20集團軍就讓54軍198師在高黎貢山下休整，準備參加攻打騰衝的戰鬥。54軍是陳誠非常倚重的嫡係部隊，下轄14師、50師、198師，在第二次滇緬戰爭開始前，14師和50師被調往緬北戰場，編入了新一軍；國內戰場僅僅剩下了198師，作風剽悍頑強的198師就作為了20集團軍的先鋒部隊。
來鳳山一麵是騰衝縣城，一麵是和順鄉，和順鄉有一戶姓寸的大戶人家，他家最小的兒子叫作寸希廉，當年隻有12歲。寸希廉記得，有一天，遠征軍預備2師一位姓駱的營長把營部安在他家。胳營長很和氣，營部的士兵們也幫著他們家幹了很多活兒。
有一天晚上，胳營長把營部的12個人喊在一起講話，寸希廉躲在門後聽，他聽見駱營長對士兵們說：“我是個窮人，沒有積蓄，今天發餉了，我把錢分給大家，你們拿著錢去外麵吃東西，吃飽吃好，我們天亮就要出發了。”胳營長給每人分了五毛五分錢，叮嚀他們今晚一定要花掉。這些錢就是胳營長一月的薪水。
寸希廉當年不懂駱營長為什麼要讓營部的士兵都把錢花掉，很多年後，他在回想駱營長那些話時，才明白了：胳營長是抱著必死的決心上戰場的，而此去戰況慘烈，營部可能很少有人能夠存活，他想讓士兵們臨死前都吃頓飽飯。
攻打來鳳山的是預備第2師三個團，還有36師一個團作為預備隊，兵力達到一萬多人。而日軍防守來鳳山的隻有600人。
日軍為了防守方便，視野開闊，把來鳳山上的樹木全部砍光了，這樣，發起衝鋒的遠征軍就全部暴露在日軍的視線內。一個營上去了，全部倒下；又一個營上去，又全部倒下。吉野孝公在他的書籍中寫道：“此前，我們曾得到指示：敵人不到近旁，絕不要開火。”
一萬遠征軍麵對小小的來鳳山，無可奈何。
白天不能攻上去，遠征軍就采取了夜戰。吉野孝公的《騰衝玉碎記》中有這樣一段話：“隊長傳來命令：今夜可能有敵襲，全體官兵務必嚴加警戒，那天夜晚，遠征軍果然組織敢死隊進行偷襲，而日軍已經提前做好了準備，可惜沒有奏效。”
吉野孝公的《騰衝玉碎記》中還有這樣一段話：“根據我們獲取的情報，明天是7月7日，敵軍會在一早發起攻擊。”事實上那天早晨，20集團軍司令霍揆章就命令在這個特殊的日子裏發起攻擊，以告慰七年前犧牲的29軍抗日烈士。這天的攻擊照樣沒有奏效。
誰給日軍提供的情報？是不是國民政府的高層裏出現了內奸？
20集團軍在來鳳山下停滯了20多天，因為山峰太過狹小，兵力無法展開，進攻的遠征軍隻能采取添油戰術，一個營一個營依次向上進攻。這是兵家大忌。然而，除了這種方法，還能有什麼更好的戰法？
霍揆章在山下觀察了幾天後，認為這種打法徒勞無益，應該用重炮狠狠地轟擊來鳳山日軍陣地。負責攻擊來鳳山的54軍軍長方天手中有美國援助的火炮，可是炮兵們不會使用，霍揆章非常生氣，恰逢54軍副軍長闕漢騫建議用炮火覆蓋來鳳山，摧毀日軍明暗工事，再派步兵上去，可以減少傷亡，並能夠達到預期效果。霍揆章大為讚賞，就臨陣換將，任命闕漢騫為54軍軍長，全權負責來鳳山的攻擊戰。
與此同時，美國的飛機又空投了六把火焰噴射器，這種新型武器是第一次在中國戰場上使用。
這些情報也全部被日軍知道了，吉野孝公的《騰衝玉碎記》中寫道：
敵人可能在今夜夜半時分，用火焰噴射器攻擊……
為什麼遠征軍的每一步行動，都能被日軍事先知道？究竟是誰把情報泄露出去的？
然而這次，日軍盡管提前知道了情報，並做好了預備，卻不頂用。陳納德14航空隊的重型轟炸機，從距離最近的保山機場起飛，把一顆顆重磅炸彈扔在了日軍的工事前，小小的來鳳山在巨大的機翼下顫抖。飛機過後，美國產火炮噴吐著長長的火舌，準確無誤地在日軍工事前爆炸。日軍的工事被全部摧毀。
戰前，日軍為了防禦遠征軍的步兵，將來鳳山上的樹木全部砍伐一空，而現在，無遮無攔的工事完全暴露在了飛機下、炮口前，飛機和火炮的炸彈、炮彈，沒有一顆不命中目標。
炮彈過後，遠征軍出發了，他們手持火焰噴射器，遇到日軍暗堡的洞口，不管有人沒有，就將長長的火舌噴人暗堡裏。1000度的高溫將鋼板也能融化，何況日軍的肉體。一些日軍循著暗道跑回了騰衝城內，沒有來得及跑的就被火化了。
遠征軍包圍了騰衝城。
當時，騰衝城裏還有2800名日軍，其中傷兵800名。城裏隻剩下了日軍和慰安婦，中國百姓在開戰之初便全部離開了，滇西名城騰衝即將遭受一場前所未有的浩劫。
譚延煦說，攻打騰衝，遠征軍傷亡得非常厲害。四個師從四座城門攻打，戰後，四個師僅僅剩下一個師的兵力。
霍揆章的指揮部就在距離騰衝很近的地方，指揮部裏的人能夠聽到不絕於耳的槍炮聲。攻打騰衝的戰役和我們理解的傳統意義上的戰爭不一樣。黎寧說，每天早晨五更天，槍炮聲就響起來，到了上午10時就停止了；下午6時左右，槍炮聲再次響起，夜晚9時停息。為什麼會這樣？因為白天打仗，容易暴露自己；夜晚打仗，看不清目標，所以中午和夜晚一般都不打仗。
騰衝城外有一條護城河，遠征軍強渡的時候，日軍城牆上的機槍就掃射，戰士們一排排倒下，護城河的水被染成了紅色。黎寧所在的部隊沒有參加渡河，他們掩護渡河，與城牆上的日軍對射，壓製火力。黎寧說，他們連有四挺機槍，都是水冷式的，這種機槍打兩小時就要加水，很麻煩，否則機槍就會炸開。