9月3日，日軍第56、第2師團集中了1.2萬多人，向進攻龍陵的第71軍進行反擊。第71軍和第2軍第9師的官兵與日軍連續激戰7晝夜，頂住了日軍的反擊，並在第54軍第36師等部隊的支援下，把日軍擊退。
9月上旬，第5軍第200師奉命從昆明趕到滇西戰場，參加圍殲戰鬥。第8軍於9月7日殲滅了鬆山的日軍，遠征軍把炮兵部隊陸續調到龍陵戰場，攻城部隊急需的各種補給物資也源源不斷地運到龍陵。龍陵周圍，聚集了中國遠征軍第71軍、第8軍榮譽第1師、第200師、第20集團軍第36師等部隊，在兵力兵器上占有絕對優勢。第11集團軍總司令宋希濂認為，“一舉殲敵之際”已經到來，部隊士氣高昂。
誰知在圍攻龍陵的重要時刻，宋希濂收到國民政府軍事委員會的電報，調他回重慶到陸軍大學將官班受訓。將軍於勝利在望之際，不得不離開戰場，離開渾身上下都是鮮血的士兵。
10月25日，第71軍軍長鍾彬統一指揮各部隊，向盤踞在龍陵的殘餘日軍發起了猛烈攻擊。
這是中國遠征軍第五次攻擊龍陵。
這是一場持久的攻堅戰。在滇西反攻中，攻打龍陵的戰鬥時間最長，參戰兵力最多，戰鬥最為激烈；最為殘酷。
11月6日，第71軍在榮譽第1師、第200師、第36師的配合下，終於攻克龍陵，殲滅日軍第56、第2師團各一部，共斃傷日軍1萬餘人，遠征軍死傷“2.8萬餘人。當時，中央社報道：“滇西我軍又一大捷，完全解放龍陵，血戰5晝夜，殘敵一舉悉數就殲”。
中國遠征軍在滕衝、龍陵攻堅戰中，除大量斃傷日軍外，還俘虜日軍260多人，繳獲火炮16門，輕重機槍160多挺，步槍1700多支，戰果輝煌。
6.收複失地，兩軍會師
中國遠征軍攻克龍陵以後，入侵滇西的日軍大部被殲滅，衛立煌為了迅速打通中印公路，命令第2軍、第71軍、第53軍兵分3路，沿滇緬公路及其兩側，向芒市和遮放進攻。這是一場對殘餘日軍的追殲戰。中國遠征軍似猛虎下山，勢如破竹。
芒市位於龍陵西南的滇緬公路上，是日軍第56師團司令部所在地。芒市向東，可以渡怒江，入保山；向西，可以逃退畹町，地理位置重要。芒市據點，是日軍在滇西最大的一處巢穴。第71軍於11月中旬進抵芒市近郊。駐守芒市的日軍雖然構築了堅固的工事，但是，由於滇西日軍各部大勢已去，殘餘日軍自知回天無力，士氣低落，鬥誌鬆散。第71軍包圍芒市後，這些殘餘的日軍不等遠征軍發起總攻，紛紛向遮放、臘猛撤退。遠征軍順利收複芒市。
第2軍進至臘猛和蠻牛壩時，日軍雖然進行了抵抗，但已經不堪一擊。12月中旬，第2軍進至猛古街附近。
第53軍11月15日從河頭街出發，向遮放挺進。18日，第53軍進抵勞山附近，稍經補充，就向中緬邊境城鎮畹町前進。
畹町原來是中緬邊境德昂族聚居的一個小村寨，自從滇緬公路從這個小村寨前開通以後，畹町成為滇西通往緬甸的一個出國口岸，逐漸繁榮起來。從畹町南麵過一小轎，即進入緬北的重鎮臘戍，往西即是滇西的另一個口岸瑞麗，從瑞麗出境，可到達緬甸的重鎮八莫。
1945年1月上旬，遠征軍三路人馬先後進抵畹町，圍攻盤踞在畹町的日軍。
1月24日，中國遠征軍攻占滇西境內最後一塊失地畹町。至此，入侵滇西的日軍全部被殲滅，殘部日軍不到百人逃入緬甸的叢林裏去了。
為了慶祝滇西反攻戰役的偉大勝利，中國遠征軍在畹町舉行了莊嚴的升旗典禮。典禮結束後，第11集團軍各部隊出師國門，分頭追擊日寇。
與此同時，中國駐印軍也向緬北的殘餘日軍發起攻擊。
1月15日，中國駐印軍攻克南坎後，為了迅速打通中印公路，指揮部隊乘勝追擊。