孟关距滇缅公路不远，是缅北的一个重镇，交通发达，易守难攻。中国远征军攻克孟关，意义重大而深远。为此，蒋介石还特意发去贺电。
对于向瓦鲁班方向溃败的日军，中国军队当即南下追击。3月8日中午，第113团战车第1营和美军突击队向瓦鲁班发起攻击。下午1点钟，战车第1营从河堤缺口涉水过河，对岸日军根本没想到坦克竟有这种本领，急忙集中火力封锁河面。中美联军更不示弱，大小火炮对准日军阵地，实施压制射击，美国飞机也赶来助战，直打得日军阵地一片火海。半小时后，战车已登上对岸阵地，日本兵像兔子一样，四散奔逃。这是用石头对付鸡蛋、用钢铁碾压肉体的较量，这是以血还血、以命抵命的复仇，这是泰山压顶、不可抗拒的胜利进军。土包式的工事里还有日军顽抗，坦克手们就给它一发穿甲弹，立刻叫它底朝天；树丛下还有日军射击，一发榴霰弹打过去，丛林内便是一摊摊肉泥；草丛中有日军藏伏，一发燃烧弹便叫他原形毕露，变成火团。战到第二天，中美联军攻克了瓦鲁班。日军两个联队死伤过半，余下的那一小半靠工兵在丛林中临时开辟的两条秘密通道侥幸逃出绝境。
胡康河谷战斗，田中师团遭到重创，日本缅甸方面军急忙将第53师团调到缅甸北部，增援田中师团作战。同时，日军在缅甸组建第33军，由本多政材中将任军长，统辖第18师团、第53师团和第56师团。本多把田中师团残部和第53师团部署在孟拱河谷，企图据险顽抗。
中国军队攻克瓦鲁班之后，史迪威将军下令向杰布山攻击前进。杰布山海拔1300多米，连绵约10公里长，是个阴森恐怖的地方，除了森林，别的什么也没有。田中新一师团长得知中美部队的作战企图后，亲自来到杰布山，部署兵力阻挡中美部队的进攻。
史迪威依然还是照攻占孟关的打法——迂回包抄与正面进攻相结合与日军周旋。按照史迪威的部署，新38师113团和美军麦支队1营，3月14日出发，沿杰布山的左侧迂回，攻击敌后方交通线上的据点班拉；新22师66团正面进攻丁高沙坎，得手后沿山谷南下班拉，与38师会合。
3月19日，新38师113团和美军的麦支队迂回10公里，又渡过了南高江。次日早晨，天麻麻亮，他们向班拉发起突然袭击。敌人还在梦乡，万万没有想到中美部队会杀到身边，许多人被打死在床上或床边。侥幸逃出营房的，也被埋伏在路边的中美部队歼灭。
班拉战斗打响时，新22师60团攻打杰布山丁高沙坎战斗已结束了。3月29日，新38师和新22师在班拉胜利会师。日军在这次战斗中，有800名官兵丧生，中美部队以极小的伤亡获得了胜利。
中美联军突破杰布山天险后，进入孟拱河谷。孟拱河谷长约110公里，平均宽度不到10公里。孟拱城位于南高江与孟拱河、南因河交汇处，地势险要，有铁路和公路通向密支那和曼德勒。每逢雨季，平地一片汪洋，易守难攻。日军为了阻挡中国军队前进，调集原在中国云南西部的两个联队前往增援，全部配置于孟拱河谷，企图凭借山川有利地形，逐次抵抗，以待雨季来临。
4月7日，史迪威指挥中美部队打响了孟拱河谷大战。史迪威采取两翼迂回战术，以新38师为右翼队，新22师为左翼队，分别沿南高江东西两岸前进。为了达到奇袭效果，他们故意不走大路专拣山路走，碰到大山便攀登悬崖。有一段路被猛涨的河水挡住了淹没了，官兵们毫不犹豫，泅渡过河。稍作准备后，他们从敌人的背后杀进去，新38师一个中午就占领了瓦兰西，截断了加迈至瓦兰西与克老缅之间的公路联系。中午，新22师攻占了马拉高据点后，晚上继续前进，3天后，与新38师合力攻占了加迈。
新22师和新38师接连打了许多胜仗，但急性子的史迪威还嫌速度不快，要求加速前进，挟屡胜之威，完全占领缅北。两个师的官兵们带着干粮，连续行军4天，进至色当。色当是日军的重要辎重、粮草仓库，整个缅北的日军吃住行全靠这里供应。
史迪威为了避免损失，设想了一个出奇制胜的方案，命令孙立人先派出侦察兵前往侦察。孙立人放出暗探，乘着夜幕，捉来了“舌头”，从中了解到守卫色当的是日军第12辎重联队、野战重炮第21大队和守仓库的监护兵两个中队，总兵力约1500人。这支部队主要任务是看仓库以及向各个师团运送军需物资，平时没参加过什么战斗，久而久之，官兵们产生了麻痹思想，每当吃饭时，从不携带武器。
史迪威决定利用敌人开饭时袭击。5月26日上午，新38师的先遣队悄悄地潜伏在敌人仓库外的铁丝网前，用剪刀剪断了一层层设防的铁丝网，静等敌人的开饭号。孙立人是个作风极为精细严格而又生性要强的指挥官，他叮嘱部队，从下令冲击到接近敌人必须在5分钟内完成，力争将敌人统统打死在饭堂内，不给敌人回宿舍取枪的时间。而且，他还提出38师要比22师先冲进敌人的饭堂。
正午时刻，孙立人看着敌人排着队进饭堂时，举枪朝天空发出三颗信号弹，命令部队发起攻击。刹那间，一发发炮弹击中敌人的饭堂，大火熊熊燃烧起来，新38师和新22师官兵如脱弦之箭，越过铁丝网，冲进了敌人饭堂，对着敌人猛烈扫射，不到一小时就结束战斗。中国军队大获全胜，共歼灭日军950人，缴获重炮15门，满载弹药的卡车75辆，骡马500多匹，粮食、弹药库15幢，还有一所汽车修理厂。遗憾的是当战斗打响时，离仓库不远有500多敌人正向饭堂走时，听到枪响，纷纷跳上汽车逃走了。
牟田司令官得知色当仓库被中方占领，急令第2师团出动两个联队，限时两天内夺回仓库。
竹内率两个联队，如潮水般向色当涌来，正好与追击的中国军队在孟拱公路上相遇。双方摆开阵势，杀得天昏地暗。史迪威得知追击部队遭遇日军，发动美军官兵不断从色当仓库向孟拱公路运炮弹。同时向孙立人下了死命令，一定要将敌人打回去。一直战至6月1日，还不分高低。孙立人见状，急中生智，命令第113团插至敌后，一举攻克拉芒卡道，然后又夺取拉瓦各据点，再回头与第112团夹击敌人。日军第2师团支持不住了，作鸟兽散，夺路逃跑。
就在孟拱河谷大战正酣之际，中美联合突击队正秘密向密支那进发。5月16日，这支部队隐蔽地接近了密支那外围。密支那是缅甸北部重要的交通枢纽，又是中印公路的重要通道。田中新一的第114联队主力及第56师团一部在这里构筑了坚固的防御工事。
5月17日清晨，美军出动大批飞机对密支那进行长时间轰炸。上午10点，中美联合突击队向密支那以西约1公里的飞机场发动猛攻。日军对中美部队的突然出现茫然失措，仓皇抵抗。中美联军经过4小时战斗，完全肃清了机场上的日军。
下午，满载着武器、弹药、给养和增援部队的美国运输机和滑翔机，在密支那机场降落。第二天上午，史迪威带领12名战地记者飞抵密支那。随即，“盟军奇袭占领密支那”的新闻迅速传向各同盟国。自以为是的英军曾断言，中国军队无法占领密支那，当丘吉尔得知密支那机场的战情时，马上责问英军的东南亚战区司令蒙巴顿：“他们是怎样漂亮地在密支那从天而降的？对此你有何解释？”
密支那的初步胜利，切断了孟拱和加迈日军的后勤补给线，大大鼓舞了对日军正面进攻的中国军队。5月下旬，廖耀湘师在索卡道将日军田中师团主力包围。27日，孙立人师第112团渡过狂涛汹涌的南高江，占领了西通；第113团向加迈急进；第114团向孟拱发起进攻。几天后，廖耀湘师将索卡道的日军全部肃清，消灭日军5108人，生俘樱井中队长以下112人。接着，这个团挥师南下，向加迈猛进。6月16日，他们和第113团在加迈会师，田中新一率领1500多名残兵，在第53师团主力接应下仓皇南逃。6月25日，孙立人师第114团攻克孟拱，消灭日军1600多人。
但是，夺取密支那城区的战斗十分激烈而艰苦。史迪威将军在空降成功的鼓舞下，命令部队两周内拿下密支那。然而，他低估了日军。中美联合突击队占领密支那机场后，日军急忙从中国云南西部和八莫调派部队向密支那增援，使该地日军达到约两个联队的兵力。轻敌冒进的中美部队在密支那火车站惨遭伏击，伤亡巨大。史迪威连续向密支那空运5个团的兵力，各部队不断向日军发动猛攻，但日军凭借工事顽固抵抗。随着雨季的到来，战斗更加艰苦。
到了7月份，孟拱和加迈的日军已被歼灭，密支那成为一座孤城。日军指挥官水上源藏少将按照本多军长“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，重新调整部署，命令第50师、新编第30师和美军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，随即开始与日军争夺每一所房屋和每一条街道。经过20天的激战，终于肃清残敌，占领整个市区。水上源藏被迫自尽。少数残敌偷渡伊洛瓦底江，向八莫逃窜。密支那攻坚战，中美联军歼灭日军约3000人，自身伤亡约7000人。
胡康河谷和孟拱河谷的战斗，中国军队歼灭日军田中师团全部，及第53师团和第56师团各一部，共击毙日军两万多人，一雪两年前兵败缅甸的耻辱。廖耀湘在胜利后立即给蒋介石发电报，兴奋地写道：“此次敌重武器及军用车辆遗失之巨，人员死伤转于沟壑者之众，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。”
中国驻印军攻克密支那后，乘雨季进行休整扩编，新编第1军扩编成两个军，孙立人指挥新编第1军，廖耀湘指挥新编第6军。新编第1军下辖李鸿的新编第38师和唐守治的新编第30师；新编第6军下辖李涛的新编第22师、龙天武的新编第14师和潘裕昆的第50师。
当年10月，雨季将尽。中国驻印军从密支那和孟拱分两路强渡伊洛瓦底江，展开反攻缅北的第二期战斗。孙立人率领新编第1军为东路，沿密支那向南八莫进攻；廖耀湘率领新编第6军为西路，从孟拱直取史维古，围攻中国云南、缅甸和泰国边境的日军，继而向东发展，协同新编第1军合围八莫的日军。
11月，侵华日军大举进犯中国独山，贵阳告急，廖耀湘军奉令空运回国增援，留下潘裕昆师编入新编第1军。同月上旬，李鸿师完成对八莫日军第2师团约一个联队的包围，经过一个多月攻坚战，攻克了日军号称至少能坚守3个月的八莫要塞，击毙日军守城司令官原三好大佐以下5000多人。
在李鸿师攻占八莫的同时，唐守治师绕过八莫对南坎发动攻势，夺取了南坎西北的南开。十几天后，唐部前锋第90团与北上增援八莫的日军遭遇，日军集中两个多联队的兵力强攻第90团防守的高地，一天之内连续冲锋15次，始终不能越雷池一步。第90团乘势反击，日军丢下1000多具尸体和大量枪炮辎重狼狈溃逃。
时间又进入新的一年。1945年1月7日，孙立人军完成了对南坎的包围。15日，孙立人军各部队在坦克、炮兵和空军火力的支援下，对南坎日军发起猛烈攻击。据守南坎外围和城内的日军，虽然拼死抵抗，仍难阻止中国军队的攻击，死伤惨重。当天，唐守治师全部占领南坎。日军残部向南坎东北及东南方向溃退。第二天，唐守治师与日军在汤康和巴松附近对峙。
与此同时，李鸿师主力沿滇缅公路进击，同时派出一支部队从右侧山地向敌后挺进。几天后，李鸿师先后攻克了芒友外围的几个据点，并与滇西中国远征军第116师第348团取得联系，联合发起攻击，攻破芒友，滇缅公路就此全部打通。