1944年9月23日，第76师收复滇西日军的另一重要据点平冥，入侵滇西的残余日军向龙陵收缩，固守龙陵。
龙陵位于中缅边境城镇畹町的东北，滕冲的东面，是滇缅公路上的一个要点，也是日军滇西防御体系中的四大据点之一。滇西日军把主力部队部署在龙陵。
第11集团军根据卫立煌的命令，确定第71军为右翼攻击军，第2军为左翼攻击军，各部队在5月30日前完成攻击准备。其作战方针是：“集团军为攻略龙陵、芒市，决以主力由惠仁桥、迄七道河间地区各渡口，渡过怒江，重点置于右翼，向龙陵、芒市包围攻击”。
驻守龙陵的日军是第56师团主力。日军侵占龙陵2年多来，在龙陵周围的松山、阴登山、大地口、滚龙坡等地修筑了多处据点，每个据点都用大圆木、钢板等构筑工事，形成据点群，据点中储备了大量的粮食和弹药，做好了长时间独立作战的准备。这些据点群中，以滇缅公路上的松山和镇芒公路上的平易最为坚固。日军把第113旅团的主力部署在松山、龙陵之间地域，把第146旅团部署在平芒市之间地域。从兵力和工事上看，日军都做好了长期坚守龙陵的准备。
6月1日，第11集团军第71师配属第6军新编第39师、第2军，从惠通桥至三江口之间渡过怒江。4日，新编第28师攻克腊勐后，即向松山发起进攻。第71军主力部队第87、第88师沿着毕寨渡至龙陵的道路南侧，向龙陵挺进。1周后，部队进抵龙陵近郊。
6月10日，第71军主力向龙陵发起攻击。龙陵日军凭借坚固工事，顽强抵抗，战斗成僵持状态。
6月15日，当第71军的突击部队攻进龙陵城内时，突然遭到从滕冲、上街前来支援的日军第56师团第113旅团和永并支队1500多人的夹击，第87师主力见日军越过龙川江迎头阻击，两军在龙陵北侧地区展开激战。
这场遭遇战打得难分难解，远征军官兵与日军进行肉搏战的关键时刻，芒市的600多名日军紧急出动，也向龙陵增援。第71军急忙命令新编第28师第84团前往阻击。但是，这些增援的日军仍有一部分进入龙陵城内，与固守龙陵的日军会合。
第11集团军总司令宋希濂看到，龙陵的日军兵力增加，命令部队暂时停止向龙陵进攻。第71军各部队被迫撤退到黄草坝，进行再战准备。
这时候，龙陵城内的日军除第113、第146旅团外，前来增援的日军第53师团第119旅团的主力和第2师团第29旅团的1个联队也聚集到龙陵城内，总兵力达5000多人。日军数量增加，作战的指导思想也发生了变化，一度被动固守的日军寻机向中国远征军进攻，以争取主动。
6月18日夜晚，日军向第71军各部队发起反击，两军在龙陵周围形成对峙，远征军一度处于被动态势。卫立煌得知这一战况，命令总预备队第8军所属荣誉第1师迅速渡江，支援龙陵。22日，荣誉第1师对日军发起攻击，龙陵的战局才稳定下来了。
6月28日，第71军在远征军预备队第8军荣誉第一师的支援下，第2次向龙陵发起攻击。战斗进行到7月7日，日军第113旅团和永并支队遭到沉重打击，被迫向龙陵城郊撤退。中国远征军乘势迫击，与日军在龙陵城附近形成对峙。
日军收缩兵力的企图，就是要固守龙陵。
第71军得到新编第28师增援后，于7月13日第3次向龙陵发起攻击。经过10多天的激战，终于迫近龙陵的市区。谁知就在这时候，一个意外情况出现了。芒市日军1000多人与平夏的日军会合后，向西北方向出击，直接威胁到第71军的左翼。
宋希濂总司令考虑再三，命令第2军兵分两路，从东西两面向从芒市出动的日军夹击。这些日军为了避免在运动中被中国远征军歼灭，不得不退回芒市。
第17军经过近1个月的准备，于8月14日第4次向龙陵发起攻击。这次攻击，持续10多天。城东南老东坡战斗，双方反复争夺，血战6天6夜，远征军将士击毙日军400多人，自己伤亡800多人，终将日军击退。南天门战斗，远征军突入的人数较少，面对多数日军的阻击，远征军将士毫不畏惧，毙敌300多人后，全部牺牲，无一人退却。
8月26日，远征军突破日军的外围防御，部分将士突入龙陵市区。但是，龙陵城内的核心阵地仍然由数百名日军顽强死守，远征军将士几番突击，都未能攻克。
日军大本营为了守住滇西这几个重要的侵略据点，千方百计从日本国内抽调兵力，增援滇西战场。8月中下旬，2000多名日军官兵进入滇西各主要据点。龙陵的日军得到人员和武器弹药的补充后，侵略野心膨胀，再次进行反扑，企图夺回龙陵的外围据点。
9月3日，日军第56、第2师团集中了1.2万多人，向进攻龙陵的第71军进行反击。第71军和第2军第9师的官兵与日军连续激战7昼夜，顶住了日军的反击，并在第54军第36师等部队的支援下，把日军击退。
9月上旬，第5军第200师奉命从昆明赶到滇西战场，参加围歼战斗。第8军于9月7日歼灭了松山的日军，远征军把炮兵部队陆续调到龙陵战场，攻城部队急需的各种补给物资也源源不断地运到龙陵。龙陵周围，聚集了中国远征军第71军、第8军荣誉第1师、第200师、第20集团军第36师等部队，在兵力兵器上占有绝对优势。第11集团军总司令宋希濂认为，“一举歼敌之际”已经到来，部队士气高昂。
谁知在围攻龙陵的重要时刻，宋希濂收到国民政府军事委员会的电报，调他回重庆到陆军大学将官班受训。将军于胜利在望之际，不得不离开战场，离开浑身上下都是鲜血的士兵。
10月25日，第71军军长钟彬统一指挥各部队，向盘踞在龙陵的残余日军发起了猛烈攻击。
这是中国远征军第5次攻击龙陵。
这是一场持久的攻坚战。在滇西反攻中，攻打龙陵的战斗时间最长，参战兵力最多，战斗最为激烈；最为残酷。
11月6日，第71军在荣誉第1师、第200师、第36师的配合下，终于攻克龙陵，歼灭日军第56、第2师团各一部，共毙伤日军1万余人，远征军死伤“2.8万余人。当时，中央社报道：“滇西我军又一大捷，完全解放龙陵，血战5昼夜，残敌一举悉数就歼”。