8月1日深夜，由104人组成的中国“敢死队” ，在当地华侨的带领下，冒雨绕到日军背后。次日凌晨，“敢死队”与正面部队同时发动进攻，日军腹背受敌，意志终于崩溃，除死伤于阵地的日军外，其他残兵惶恐地逃出战壕，仅4、500人用竹筏及泅水渡过伊洛瓦底江，向八莫方向溃退。日军在密支那的最高指挥官水上源藏被逼到江边的一棵大树下拔枪自杀。此役，共击毙日军2000余人，俘70余人。经过80天的艰苦激战，中国驻印度军队以上万名官兵的宝贵生命，换来了整个亚洲战场具有战略转折性意义的胜利。

密支那的克复，标志着盟军缅北会战取得了决定性胜利，缅甸战场的主动权从此转入盟军手中。对中国来说，意味着两条被阻断的运输线——中印公路同滇缅公路的连通指日可待，危险的“驼峰航线”从此载入史册，空军可以从东南部更安全、更便捷的航线飞往昆明和重庆；中国西南战略形势根本改观，抗日大后方真正有了稳定感；而日军对缅甸的占领已屈指可数，其在亚洲大陆的全面进攻，也从此演变成节节防御，最后彻底崩溃。 此次会战，给日军王牌第18师团等部以毁灭性打击，歼灭日军2万多人，中国远征军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。”