滇西反攻作战11集团军由总司令宋希濂指挥;中国远征军分路进击松山、腾冲的同时，负责右翼攻击任务的第11集团军即从第2军和第71军中抽出精锐部队，共同组成突击队，绕过松山侧翼直插龙陵，于6月6日兵分三路向驻守龙陵县城一线的日军发起了猛烈进攻，经过两个昼夜的激战，并肃清了龙陵城外大部分据点中的据守之敌。三个师的雄兵对城内日寇重重围困，攻城在即，残余日军只得退回到城内坚固工事中负隅顽抗。龙陵一战在国民党远征军看来已是没有任何悬念的胜利。宋希濂在接到张绍勋和胡家骥的报告后直接对蒋介石报了大捷，国内沸腾了，盟军在听到这个大好消息后都发来了贺电。

但因松山尚未克复，各类军需物资无法通过滇缅公路运抵军中，造成围攻龙陵的部队给养困难，且日军为了尽快打通芒市至龙陵的公路，向龙陵增派了第56师团、第2师团主力15000多人，向远征军发动了疯狂反扑，71军87、88两师主力部队开始向日军重兵防御的龙陵东南郊敌阵进击，力图抢占猛岭坡，日军也拚死抢夺被远征军攻占的阵地，异常激烈的战斗打成了拉锯战，猛岭坡阵地9次易主，第88师263团最终以团长傅碧人负重伤、全团官兵伤亡500多人为代价，直到下午5时才将该阵地完全攻克。此后两天中，远征军将士在猛岭坡大捷的鼓舞下，分路向龙陵城外的日军发起猛攻，87师攻克赧场、大坝、文笔坡和龙陵老城，克复龙陵以东的公路要点;88师攻克广林坡、老东坡、风吹坡、三关坡;新33师攻克云龙寺。

眼看在龙陵苦心经营的核心据点即将失守，外围日军立即组织大股力量增援，一心解龙陵之围。6月13日，正当远征军着手攻打龙陵县城之际，驻守腾冲的2000多名日军南进驰援龙陵，驻守芒市的1000多名日军也沿滇缅公路北上，驻守象滚塘的500多名日军也急速东进龙陵，同远征军发生了激战。在日军精锐部队大军压境的情况下，远征军第71军主力部队被敌军从中截断，腹背受敌的87师伤亡惨重、险遭覆没。迫于情势，远征军只得于16日退回到城郊一线，保存实力准备再战，远征军首攻龙陵因此功败垂成。

在敌人炮火的猛烈攻击下，驻守龙陵城外的新39师所剩官兵不到百人，新37师也遭受重创，其死守阵地的117团3营将士全部殉国，不少阵地重新陷落敌手。日本的龙兵团第五十六师团在师团长松山祐的部署下，击退我国远征军第二十集团军，他率一 一三联队南下回援龙陵、松山，重兵进攻平戛，部署打击第七十一军的侧翼和后背。夺回被我军占领的腾龙桥，打通腾龙公路，6月16日硬撕毁远征军对龙陵的围攻之势，进入龙陵。我国远征军伤亡惨重，宋希濂命令第七十一军后撤，成为我国远征军口中之物的龙陵被硬生生的吐了出来。因将士伤亡惨重，远征军只得于9月10日再度退回到龙陵城北近10公里的赧场一带堵击，第二次进击龙陵宣告失败。日军在松山祐三的部署下决定对后撤的中国远征军反包围发起进攻，企图消灭第十一集团主力军，此战役被称为“蚌渺会战”。

宋希濂试图把撤兵的黑锅扣在张绍勋身上，张不堪重负自杀未遂，战事危急！此时第二军第九师击退日军向芒市推进缓解了第七十一军的压力。第八军荣一师一团抵达龙陵，经过5天的浴血奋战，两军再次回到未开战前对峙的样子。第十一集团军在休息调整后用14架战斗机，24架轰炸机和无数的炮弹进攻龙陵，但是地面部队依然寸步难行！战争打到8月25日，中国军队控制了龙陵外围的主要据点，日军已经缩到龙陵城中心一带，龙陵收复在望了，但是战局再次发生逆转。日军为救滇西发起最后一次大规模反攻，试图救龙陵、松山和平戛，再次抢占滇缅公路，击破中国远征军，然后再集中兵力对付缅北中美联军。这次行动被称为“断作战”。战役进行了一个周，双方消耗巨大，日军第五十六师团撤回芒市，日军第二师团困守龙陵，两军第三次出现对峙局面。

一连二十余日，宋希濂在龙陵城下不仅没有丝毫进展，麾下部队的损伤却越来越多，这让滇西远征军司令官卫立煌十分疑惑。宋希濂第十一集团军的战斗力远非普通部队可比，即便日军是据城而守也不应该打的如此凄惨，而且多日来日军的火力几乎没有丝毫减弱，似乎根本没有伤亡。卫立煌震惊之余决定派遣远征军航空队到龙陵上空进行调查，在航空队成员送回的照片之中卫立煌发现了一个奇怪的现象，龙陵城外的树林在不断移动。这一现象在单张照片中并不明显，但是将所有照片一字排开后便很容易发觉，卫立煌立刻意识到这应该是日军的手笔。为了解真实情况，卫立煌又下令当地的游击部队进行辅助调查，结果发现这些会移动的树林实际上是日本军车进行的战术伪装。在宋希濂发起龙陵会战之后，日本援军便源源不断地利用这种经过伪装的军车前往龙陵，更重要的是日军如此大规模的调动部队，绝对不仅仅只是为了支援龙陵。卫立煌不敢怠慢，马上将情况上报给了民国统帅部，结果发现日军正在积极调动部队准备暂时放弃缅北，集中力量对滇西国军发起反攻。蒋介石大惊失色，急忙电令卫立煌做好抵御准备，而之前因大获全胜令蒋介石赞不绝口的宋希濂却被蒋介石怒斥为耻辱和愚蠢。

9月中旬，中国远征军围攻松山、腾冲的战斗都取得了全面胜利，左、右两翼主力部队相继汇聚龙陵。9月14日宋希濂将军发布51号电令,对龙陵已形合围之势, 9月19日宋希濂因谎报军情和总是拿不下龙陵而被免职，接替他的是黄杰。从9月23日至11月3日，由11集团军副司令兼第六军军长黄杰指挥。10月29日，第三次围攻龙陵的战争打响了，远征军炮兵和美国十四航空队地空火力支援中国军队，第5军第200师与部份军部直属部队奉派前往滇西龙陵参战，归第11集团军节制,邱清泉奉派200师增援龙陵，负责切断缅滇公路上龙陵、芒市两地日军之间的联系 。为达到第5军''扬威于国际''的目的，邱亲自飞临前线观察敌情。为减轻军队兵力损伤，邱清泉建设采取''火烧背阴山，水淹龙陵城''的策略，以水火当兵。消息传出，龙陵城日军未战先乱 。

10月19日，中国军队乘机发动第三次反攻，邱清泉亲自督战，先出奇兵迂回缅滇公路，断绝日军退路，将公路上的日军切成数段，使其不能呼应。龙陵日军见归路被断，只好弃城逃跑 。陈明仁第二军则发动对龙芒公路日军主要据点的进攻，断日军退路和支援，10月31日，远征军第七十一师、三十六师、八十七师和荣一师从不同方向发动对龙陵的进攻，但还是在外围作战，双方在阵地上拼杀争夺，血流成河，阵地在日军和远征军手里转来转去。打进龙陵内部，困难异常。11月1日，美军第十四航空队对龙陵日军进行7次狂轰滥炸，夺回了龙陵这个至关重要的战略要塞。

11月2日，龙陵城区陷落在即，日军带领所有残部从西南撤走，方向正是我军计划的二00师未能堵住的左侧通道，合围战打成了击溃战，日军残部得以逃脱。邱清泉挥师沿缅滇公路推进，一路上攻城拔寨，势如破竹，最终打通缅滇公路 。攻占畹町周边要地，助第2军于11月20日收复畹町。之后第5军驻守昆明，战后，邱清泉及时总结了这次作战的经验教训，在《龙陵是怎样攻下的》一文中提出了''火力重于兵力''，''补给重于作战，补给是战斗力的源泉''等观点 。紧接其后，远征军派出第88师沿途追剿向芒市方向逃窜的残敌，连续攻克团坡、张金坡、南天门、放马桥一线的日军阵地，到了11月11日，龙陵全境均回到了中国人民手中。

''三攻龙陵''战役，系整个滇西反攻战中规模最大、耗时最长的要塞争夺战。在长达4个多月的战斗中，中国远征军先后投入了11.5万人兵力，经过三次拉锯争夺，历经大小战斗数百次，共歼灭日军1万多人(除400余名残敌突围后溃逃芒市外，其余被全歼)，而中国远征军为此付出的伤亡代价则为29803人。龙陵战役是滇西反攻作战中，耗时最长，牺牲最大的攻坚战，但也是歼灭日军最多的战役。

龙陵战役是抗日战争中的一次重要反击攻坚战，同属于滇西缅北大会战的一个重要战役，该战役的胜利基本将在中国滇西的日军歼灭，成功收复滇西4万平方公里土地，并为打通中印国际交通线创造了条件，更好地支援了华中华南的战场。克复龙陵后，日军赖以盘踞滇西的强固阵地均被扫除，日本侵略者被驱赶到了芒市一线的一马平川之地，自此再无险可守。