11月15日凌晨五时许，从昆明、丽江、贵阳三个军用机场起飞的五十余架轰炸机，在三个战斗机中队的掩护下，突入缅甸上空，对密支那、曼德勒和八莫三个空军基地发动空袭，揭开了反攻缅甸的序幕！
缅甸日军情报部门早已经从中国军队频繁的调动中嗅到了浓密的火药味，知道新一轮的进口即将开始，于是在山下奉文的直接部署下，增调第15师团进驻曼德勒，准备随时增援腊戍前线与中国军队对峙的第二师团和第49师团。为了保障补给线路的畅通无阻，日军工兵部队征集了大批的劳工，修复了铁路，并拓宽了伴随着铁路的公路，而且在铁路沿线的战略要地构筑了坚固的工事，储存了大量的武器弹药——这样一来，即使防线被中国军队从正面突破，日军也能够借助这些工事和补给节节抵抗，迟滞中国军队的进攻，直到雨季来临！
山下奉文判断，中国军队既然已经占领了腊戍，并将这里经营成坚固的出发阵地，肯定会把这里作为主攻方向，而这里又有铁路直通曼德勒，可以直接威胁到仰光，更加坚定了他的判断，于是他把缅甸日军的主力全部梯次配备在腊戍至曼德勒之间的广大地区，中缅边境的其他地方总共只分派了不到一个旅团的兵力，主要防务全部由东南军团中的缅甸地方部队来负责。
严阵以待的日军在第一时间就发现了中国空军的入侵，陆军航空兵紧急出动，在缅甸上空展开了激烈战斗。由于中国空军装备的美国P-38“闪电”式战斗机性能远远超过日本陆军航空兵的战斗机，而日军航空兵又在德里会议前后连续遭到两次重创，战斗机数量严重不足，因而很快在空战中落了下风，光是在曼德勒上空就被击落了十二架战斗机，完全无法阻止中国空军对上述三座城市的猛烈空袭。短短三天时间里，机场、火车站、兵营、桥梁等战略要地几乎无一幸免。
从第二天开始，日本海军联合舰队游弋在孟加拉湾上的两艘航空母舰上面的六十多架舰载“零式”战斗机也加入战斗，妄图挽回劣势。
“螳螂捕蝉，黄雀在后”早就严密监视着日军航母一举一动的美军第十航空队趁日机倾巢而出的时间，派出二十五架重型俯冲轰炸机，在两个战斗机中队的掩护下向日军航母编队杀了过去。
尽管航母上所剩无几的战斗机悉数升空，仍然没有办法阻止美军轰炸机的接近，最后，轰炸机穿过舰队上空密集的防空炮火，把重磅炸弹和投掷下去，最后不但击沉了一艘驱逐舰，而且将一艘航母的甲板炸出一个四五米宽的大洞，使其无法回收战机。等到日军舰载机返航的时候，才发现自己的舰队已经遭到重创，半数飞机只得在仰光机场迫降，航母编队也紧急后撤，放弃了对陆军航空兵的支援。
随后的几天时间里，中美空军完全掌握了缅甸的制空权，对缅甸北部的日军阵地和交通线进行了空前猛烈的轰炸，将数百吨炸药倾泻而下，然而，由于日军构筑的工事非常坚固，轰炸的效果并不明显，只是将八莫和密支那两个军用机场破坏殆尽。
11月20日上午，中国空军出动大批轰炸机对密支那城进行了长时间的轰炸。
十点钟左右，缅甸军团突击队两千余人突然出现在密支那以西约两公里左右的飞机场发动猛攻。守卫这里的日军一个步兵中队被突如其来的打击搞得懵头转向，还没来得及组织起有效的抵抗，就被狂风暴雨般的子弹和铺天盖地的手榴弹消灭掉大半，侥幸脱逃的三十多名日军仓皇向城区跑去。突击队经过一个多小时的战斗就完全肃清了机场上的敌人。随后在机场四周建立防御工事，并全力抢修严重受损的机场，等到下午四点钟的时候，终于清理出一条跑道，紧接着，满载武器、弹药、给养和增援部队的运输机和滑翔机，接连不断地在密支那机场降落，很快就对密支那守军形成了压到性的优势。
密支那只有日军一个步兵大队和大约两千名没有什么战斗力的缅甸伪军驻守，机场的两个中队被歼灭之后，守军等于损失了一半的兵力，连反击的能力都没有了，可笑的是，日军多达三个师团的部队正安静地坐在腊戍至曼德勒一线的坚固工事里面坐等对面的中国军队发起攻击，却不知道缅甸军团的主力已经悄悄从西线越过国境。
日军缅甸方面军指挥官第15军军长牟田口廉也中将接到密支那机场被中国军队占领的消息之后极度震惊，慌忙把第15师团的一个步兵联队经铁路火速运往密支那，然后亲自率领师团主力部队沿着铁路向密支那前进，准备死守密支那，同时把这一消息向山下奉文报告。
日军的反应早就在缅甸军团的预料之中，中美两国空军借着苍茫的暮色，对连接密支那和曼德勒之间的铁路狂轰滥炸，成功地摧毁了两座桥梁，迫使日军的增援部队只能徒步前进。
次日上午，缅甸军团兵分三路，一路猛攻密支那城，另外两路分别向孟拱和加迈攻击前进。
中国空军对密支那城区进行了地毯式轰炸，经过三个小时的空袭之后，将半个城区全部夷为平地，但是日军凭借坚固的工事生存了下来，与中国军队展开惨烈的攻防战！
中国军队在第一进攻中就投入了一个步兵团的兵力，以十几辆坦克为先导，在数十门重炮的掩护下从西向东突击。日军抱定死守密支那的决心，依托坚固的工事负隅顽抗，为了阻止中国军队的前进，频频发射毒气弹，并不时点燃房屋，无所不用其极。
早就领教过日军这些招数的中国军队步步为营，一点点向前推进——先用整整一天的时间肃清了日军的外围工事，然后分四路进入城区；紧接着，用火焰喷射器、枪榴弹、坦克武装起来的攻击部队与日军展开逐家逐户战，毫不客气地把一间间房屋、一条条街道全部炸平、扫光，使日军根本没有藏身之地！惨烈的战斗刚刚开始没有多久，缅甸伪军就集体投降，剩下的日军经过一整天的战斗之后，被压缩在城东面积不足五百平方米的狭窄区域内。
下午四点整，携带着重磅炸弹和燃烧弹的轰炸机再度飞抵密支那城，在地面部队到导引下对日军阵地进行了长达半个小时的轰炸，等到轰炸结束之后，这里已经变化了一片废墟，焦黑的地面上不时传来阵阵尸体的恶臭，头戴防毒面具的战士们花了一个小时的时间，从里面清理出三百多具残缺不全的尸体，此时，日军的增援部队已经在猛烈的空袭下被切成三段，最前面的距离密支那还有二十多公里的距离。
密支那的收复，标志着国军缅北会战已经取得了决定性胜利，缅甸战场的主动权从此国军手中，因为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！
山下奉文接到密支那失守的消息之后暴跳如雷，不顾双方实力的巨大差距，仍然命令第15军限期夺回，然而，他的命令刚刚下达不到两个小时的时间，英军就在英帕尔成功地实施空降，并经过短暂的战斗粉碎了守军的抵抗，然后频繁起降的运输机将两个步兵团的兵力和装备源源不断地输送过来，并在日军增援部队赶到之前建立了牢固的防线，与密支那西进的中国军队遥相呼应！
山下奉文这才意识到，在失去了制空权的情况下，他的任何反击行动都不可能取得成功，考虑再三之后，只好取消了刚刚发出的命令，转而要求第15军采取守势，确保缅甸中南部地区，尽量保障印度日军的后方安全。
然而，盟军根本就没有给日军任何喘息的机会——英帕尔被收复之后，英国第十集团军和印度本土部队在美国第十航空队的支援下，向日军发起全线进攻，迫使日军转入阵地防御作战！就在这个节骨眼上，鲍斯·钱德拉统帅的印度解放军临阵倒戈，使防线出现了长达几十公里的缺口，迫使日军不得不大踏步地后退，以收缩防线。
11月底，孟拱、加迈两地先后被中国军队攻克，并且与英军在英帕尔胜利会师，将印度日军的后路彻底封死，从而完全掌握了南亚战场的主动权。
国民政府统帅部确认缅甸日军已经没有还手之力后，当即命令参与武汉会战的各野战军完成最后的准备工作，不日发起被缅甸战事延误了半个多月的会战！
