左起：孙立人、史迪威和廖耀湘。

但是，夺取密支那城区的战斗却进行得十分激烈而艰苦。史迪威在空降成功的胜利心情鼓舞下，下令部队两周内拿下密支那。然而，他低估了敌人。中美联合突击队占领密支那机场后，日军急忙自滇西和八莫调派部队向密支那增援，使该地日军达到约2个联队的兵力。轻敌冒进的中美部队在密支那火车站惨遭日军伏击，伤亡巨大。史迪威连续向密支那空运了第14师的第41、42团、新30师的第89、90团、第50师的149团。各部队不断向日军发动猛攻，但日军凭借坚固的工事，顽固抵抗。随着缅滇雨季的到来，战斗更加艰苦。

7月以后，孟拱、加迈之敌已被歼灭，密支那成为一座孤城。但是，日军指挥官水上源藏少将按照第33军军长本多政材“死守密支那”的命令，依然负隅顽抗，作困兽之斗。史迪威撤换了联军指挥官博特纳准将，重新调整了部署，以第50师、新30师和美军拉加哈德突击队从三面围攻密支那。

7月13日，中美联军向密支那发起总攻，很快肃清了外围阵地，攻入市区，随即开始与日军逐个房屋、逐条街道地进行艰苦争夺。经过20天的激战，终于在8月3日肃清了密支那的残敌，占领了整个市区。日军城防司令官水上源藏见大势已去，被迫自尽。仅有少数残敌偷渡伊洛瓦底江，向八莫逃窜。在这场历时80天的密支那攻坚战中，中美联军浴血苦战，歼灭日军约3000余人，自身伤亡约7000余人。

孟拱河谷战斗，中国驻印军歼灭日军第18师团全部，及第53师团和第56师团各一部，共击毙日军2万多人，一雪两年前兵败缅甸的耻辱。廖耀湘在胜利后，立即至电蒋介石，兴奋地谈到“此次敌重武器及军用车辆遗失之巨，人员死伤疾病转于沟壑者之众，狼狈溃散惨状，有甚于两年前国军野人山之转进。追昔睹今，因此痛雪前耻，官兵大奋。”

会师芒友

中国驻印军攻克密支那后，部队乘雨季进行休整扩编，新1军扩编成两个军，即孙立人指挥的新1军和廖耀湘指挥的6军。新1军下辖李鸿新38师、唐守治新30师；新6军下辖李涛新22师、龙天武新14师和潘裕昆第50师。

1944年10月，雨季将尽。中国驻印军由密支那、孟拱分两路强渡伊洛瓦底江，展开反攻缅北的第二期战斗。孙立人率新1军为东路，沿密支向南八莫进攻；廖耀湘率新6军为西路，由孟拱直取史维古、围攻滇、缅、泰边区日军，继而向东发展，协同新1军合围八莫之敌。