1944年5月22日中国远征军统帅部电令第11集团军，全部转入攻势。第11集团军改为左翼军，辖第6军、第71军及第2军，攻击目标为龙陵、芒市。
第11集团军制定反攻计划后，随即派第71军第87师、新第28师一部先由攀枝花、毕寨渡渡过怒江，占领要点，掩护主力过江。主力则于5月29日起，由攀枝花、毕寨渡、火石地、打黑渡、七道河、罕拐渡等地同时强渡。到6月2日，所有渡江部队都顺利过江，未遭敌人猛烈抵抗。
新第28师按照预定计划，从6月4日6时40分开始，协同惠通桥东岸炮兵第10团，炮轰腊猛、竹子坡，然后向两地发起攻击，战至12时，先后占领两地。新第28师为了一鼓作气歼灭残敌，于6月5日开展追击战。但因松山附近日军工事属堡垒据点，远征军几经冲杀，也只占领其东南山腹及其南侧小高地。此后，双方形成对峙局面。
第11集团军以一部于6月4日围攻松山后，主力于6月5日向龙陵攻击前进。第71军第87师、第88师以破竹之势，先后占领镇安街、黄草坝及龙陵外围要点。集团军为使第71军早日拿下龙陵，令第2军第9师向象达前进，威胁敌之侧背。到6月7日，第88师已占领长岭冈，亘南天门一线。第9师主力攻击象达，战至下午，亦夺取象达南约1000公尺的小尖坡、姚家坟一带。6月8日，集团军总司令宋希濂率钟军长进驻龙陵城郊尖山寺指挥。6月10日，第88师占领老东坡，该师第264团突入市区。入夜，第87师也进入市区，第9师攻克象达。
在此有利态势下，第11集团军本可一鼓作气拿下龙陵，但因连日大雨，后方补给不畅，渡江作战以来消耗的弹药和武器，未能及时补充，使日军得到喘息之机。到6月13日，弹药仍未运到。为节省弹药，第71军只好令炮兵实行直接射击，把阵地推进至最近距离，以增加命中率。但日军凭借坚固工事，死守不退。
正当龙陵战役紧张进行之际，腾冲和红木树之敌向龙陵增援。集团军令第87师第260团星夜驰行腾龙桥，阻敌南下。6月14日，日军先头部队进抵邦乃，同第260团激战。集团军乃令新第39师一个团及第71军的搜索营向黄泥克前进，并令别动队张振武部，迅速前行腾龙桥，阻击敌后续部队的增援。同时令围攻龙陵各部，冒雨猛攻，激战至下午5时，第88师攻克封家坡、桅杆坡等地。第87师占领首甲。日军在龙陵市区的据点，只剩下红土坡、西山坡、观音寺、文昌宫等地。
6月16日，第11集团军令各部加强攻势，力图乘敌增援未至，夺取龙陵。不料由腾冲南下之敌，已陆续兼程赶到腾龙桥附近的日军增加到1500多人。日军抢修桥梁，强渡龙川江。远征军阻击部队因正面过大，被日军突破防线，进入龙陵。
日军增援部队主力则由老户蚌迂回我右翼，由芒市增援的日军约700人也经伏龙寺进入龙陵市区。龙陵日军在腾冲芒市日军增援下，向我围攻部队两翼，猛烈反攻。因此，集团军司令部下令围攻部队退守龙陵外围据点。
6月17日，第71军军长钟彬命令第88师也放弃龙陵附近阵地，撤至龙陵东北13公里外的地区。蒋介石接获第71军败退的消息，十分气愤，立即电报中申饬卫立煌“查明放弃龙陵系何人所下命令”。
龙陵战役后，钟彬为自己的轻敌付出代价；攻克龙陵后，被蒋介石调往青年军第203师师长，陈明仁接任。一代名将，抗战生涯到此画上句号。
6月18日，第11集团军纵观全局，决定诱敌于不利地形，与其决战。于是决定：(1)以第71军固守龙陵东南部。(2)以新39师于猛外坝附近，准备侧击龙陵东犯之敌。(3)第2军仍围攻平戛及扫荡象达之敌。
6月21日拂晓，到达龙陵附近之日军分别向远征军据守的深沟、空树坡、尖山寺阵地猛攻，至夜，占领深沟，逼近空树坡。集团军见战局紧迫，急令第76师第227团增援，日军也增援500多人。双方战至6月24日，形成对峙局面。
6月25日，日军不断增援，展开全面猛攻，沿公路前进的1500多日军越过深沟，与远征军激战于黄草坝，沿长岭冈进犯的1200多日军亦占领了空树坡。敌我阵地，犬牙交错，形势危急，成败在此一举。第11集团军乃令第2军以有力之一部，进出龙芒间，切断日军后方联络。又令荣誉第1师加入香菰岭战斗，战局逐渐好转。27日，集团军指挥部决定先歼灭由深沟东南突入之敌，再围攻龙陵。
28日，第11集团军总司令宋希濂在倒淌水附近督率各部，发动攻势。第88师和荣誉第1师主力歼灭回头山日军腾木大队约500人，占领了阵地，然后继续向长岭冈、大平子攻击前进。到7月6日，第87师也逐渐进至深沟。日军因伤亡太大，仍退守龙陵及四周的高地猛连坡、广林坡、老东坡、三关坡。
7月12日，集团军指示第71军占领伏龙寺以主力切断龙芒公路，于明日拂晓前，攻击文笔坡、龙陵老街、猛连坡。第2军主力进出于南天门及兴桥地区，于公路两侧占领阵地。7月13日拂晓，大雨滂沱，部队行动困难。直到中午12时，各部队才在炮火掩护下攻击前进。激战至晚，第87师占领猛连坡，第88师占领孙家山，第9师占领红木坡、一碗水，荣誉第1师占领广林坡。
7月20日，集团军重新调整各部，部署攻击龙陵，命令：(1)第71军在攻击开始前，秘密接近文笔坡，拂晓对文笔坡展开猛攻而占领之。(2)荣誉第1师向蛇腰坡攻击而占领之。(3)第88师以主力攻击老东坡，然后分兵两路占领古泽山和风吹坡。(4)新38师攻占三关坡。
7月24日午后，大雨初晴。第11集团军司令部决定次日实施攻击。7月25日8时，各部在猛烈炮火掩护下，开始攻击前进。下午5时，荣誉第1师占领蛇腰坡。第88师攻打老东坡遭到日军顽强抵抗，直到26日，因伤亡过大，停止攻击。新第39师攻击三关坡，虽曾一度占领，但由于锅底塘坡日军增援，得而复失。第9师占领狗头坡、钟家坟。第76师进入龙芒公路活动。第9师第26团强袭大尖山，至28日晨占领该地。
日军遭受第11集团军的打击，退守文笔坡、西山坡、红土坡、伏龙寺、老东坡、古泽坡、三关坡负隅顽抗。
远征军经过两个月战斗，极需休整、补充，因此，远征军司令部决定暂停攻击，远征军对龙陵的第一次攻击就此结束。
7月13日，经过修整，钟彬再次命令87师、88师、荣誉1师、新28师、新39师五个师的30000兵力，分成3部分从东、北、南三个方向向龙陵县城以及周边地带的日军发动围攻。经过血战，71军再次攻占了赧场、长岭岗、猛岭坡、广林坡、三关坡等诸多日军外围阵地，并且一度占领了龙陵连接芒市、腾冲的公路。
但因松山一直没有被我军收复，各类军需弹药无法通过滇缅公路运抵军中，城中日军据险死守，我军给养越来越困难。
正当第11集团军准备围攻龙陵日军时，原驻遮放日军2000多人出动增援龙陵。8月25日夜，增援日军与第71军搜索营发生激战，搜索营因力量悬殊，被迫后撤。龙陵市区之敌，也乘机向文笔坡、封家坡等地反扑。8月28日，日军猛攻放马桥、南天门，形势顿时紧张起来。
第11集团军司令部严令各部一面加紧围攻龙陵之敌，一面尽力阻止北进增援之敌。但对龙陵市区的攻击，基本上没有进展。而增援之敌，虽然被远征军阻击，仍不断攻击。8日29日，日军增援部队不断猛攻南天门和桐果园。
8月30日，日军向新第39师守卫的南天门阵地，进行三面围攻，反复争夺至10时许，未能得逞。中午，日军又增兵200，守卫部队第117团第3营陷入重重包围之中。战斗至夜，该营只剩官兵31人，仍死守阵地不退。8月31日拂晓，日军继续围攻南天门，战斗一直持续到下午4时，第3营官兵全部牺牲，日军才占领阵地。当天晚上，日军乘胜猛攻张家山，直到次日中午，未能得逞。
下午，日军步骑300多人增援，突破张金山南端阵地，9月2日夜，日军又向张金山和双坡发动攻击，双方短兵相接，肉搏至4小时左右，新第39师116团残部全部牺牲，日军遂占领张金山。
远征军守双坡的第9师25团第3营，营长副营长在战斗中均先后负伤，士兵伤亡也很大，致使双坡阵地一部，落入日军手中。9月3日，第76师蚯田阵地，又被日军攻占。
坚守龙陵城外的新39师战后仅剩不到百人，新37师117团3营将士全部壮烈牺牲，我军不得不于9月10日再度退回城北的赧场一带，第二次进攻再度失败。
9月29日至10月3日，第9师收复了姜家山、叫化烟、营盘山。至此，芒市日军，已无力再行骚扰。而困守龙陵之敌，外援断绝，虽然不时实行偷袭，企图突围，但都被第11集团军各部阻击，无功而返。
10月25日，集团军司令部认为对龙陵日军发动第三次攻击的时机已到，下令：(1)第200师于本月29日拂晓攻击石老虎、一碗水等地。31日，以主力攻占张金山、伏龙寺。(2)第71军于本月31日8时，以主力攻占三关坡、锅底塘坡、双坡。(3)第2军于本月29日攻击红岩山、木康后山，占领木康后山附近各要点，彻底破坏木康至放马桥公路，阻敌北进。(4)炮兵第10团以主火力协助第71军作战。各部奉命以后，调整部署，进入攻击位置。
10月29日拂晓，第200师按预定计划发起攻击，很快占领老白坟，继续攻击石老虎。第9师第25团、第244团分别攻击片窝子、左家坟，因日军火网严密，不断增援，未能奏效。只有第33师第97团，乘我空军和炮兵射击后瞬间，一举突入红岩山敌阵地铁丝网内，经过激烈肉搏后，占领红岩山大部。入夜，日军反攻3次，均被击退。、
10月31日，第36师向三关坡发动攻击，日军死守顽抗，远征军官兵奋勇争先，付出极大伤亡，战至下午4时，完全占领三关坡。11月1日，荣誉第1师出敌不意，一举攻占观音寺。其第3团攻打段家公馆，起初日军凭借房屋筑工事，逐屋抵抗，进展缓慢，以后改用火攻，才夺取了该公馆。11月2日，第36师攻占锅底塘坡。第76师占领木康后山，该师第226团占领桐果园大部。
11月3日，日军龙陵市区附近的观音寺、段家祠堂、三关坡、庙房坡、锅底塘坡、红山坡，及木康后山各要点，相继丢失，伤亡重大。
日军其余据点也岌岌可危，加上增援无望，于是乘11月12日夜，分头向被占领的据点进行突袭后，向西南退却。次日晨，第11集团军紧急命令各部追击。各部在追击过程中，占领张金山、南天门等要地，11月13日，第11集团军完全收复龙陵。
三战龙陵，前后持续达4个多月，经过三次大拉锯，大小战斗百多次，歼敌1万多人，而我军作为进攻方损失同样惨重，伤亡达29803人。此战后，日军在滇西的险要据点基本被扫清，自此再无险要可守。
