1944年5月9日，第20集团军下达了向入侵滇西的日军进行反攻的命令。
5月11日，中国远征军滇西反攻作战打响。高黎贡山，成了中国远征军痛歼日军的一个大战场。
夜幕降临了，紧张的渡江战斗开始了。
5月11日夜，第54军第198师所属第594团从栗柴坝和孙足渡口开始渡江。部队过江后，与怒江西岸的预备第2师游击营配合，攻击那瓦寨。这以后，在蜿蜒150多公里的怒江江面上，2万远征军勇士在12个渡口奋勇横渡怒江。
5月12日拂晓，第一线兵团各部队全部渡过怒江，北路第54军向北斋公房攻击，南路第53军向大塘子攻击。第11集团军的4个加强团从惠仁桥至三江口之间渡过怒江后，分别向红木树、平和缅甸的滚弄进攻，策应第20集团军的作战行动。由于部队行动巧妙，渡江过程中没有遭到日军的抵抗。部队渡过怒江后，突然向日军发起攻击，进展顺利。
5月13日，红木树、平易的日军遭到远征军的突然袭击后，狼狈地退向芒市。
北路：一线兵团第54军兵分两路，左翼为第36师主力和第116师第346团，右翼为第198师。
第36师主力渡过怒江后，迅速向大尖山、唐习山、鸡心山方向进攻。大尖山地形险要，第36师的突击部队经过一番苦战，一度攻入大尖山日军阵地。但是，日军很快组织力量进行反攻，把远征军的突击部队击退。这以后，第36师连续作战3天，都无法攻克大尖山。
5月13日，卫立煌接到第54军军长报告，第54军正与日军激烈争夺唐习山据点，阵地得而复失。卫立煌听后，立即命令第53军全部渡江，支援第54军的部队夺占唐习山。第20集团军司令部进一步明确，第53军渡过怒江后，接替第36师的作战任务。
午夜，第53军所属第116、第130师渡江成功。
第53军是一支原东北军缩编的部队。1944年3月，军委会打电话给卫立煌，准备把第53军调入中国远征军，征询卫立煌的意见。卫立煌对各类部队一视同仁，他想到，当年的东北军现在仅剩这1个军，抗日战争爆发后，第53军的官兵参加武汉大会战，转战黄河南北，象一个无娘的孩子，应该鼓励他们，团结他们共同抗日。卫立煌看完电报，立即回电，欣然表示，欢迎第53军来滇西。当时，第53军正在洞庭湖一带与日军对峙，从湖南到滇西，路途遥远，卫立煌正为无法解决交通工具发愁。谁知第53军得知要到滇西抗日，士气高昂，官兵远涉千山万水，徒步来到滇西。这些将士们的抗日热情，使卫立煌这员虎将为之感动。
卫立煌得知第53军到达滇西受训地点时，立即去看望他们。一进入营区，卫立煌看到，这个军的官兵抗日热情高昂，武器装备却是破破烂烂的。卫立煌当即下令，第53军全部换成美式装备。官兵们一听，忍不住高声呼喊，部队求战的热情更高了，战斗力增强了。
5月14日，第53军的突击部队在强大的炮兵火力和航空兵火力的支援下，向大尖山、唐习山的日军发起强攻。经过一天一夜的激战，第53军将士攻克了大尖山和唐习山的日军据点，继续向江直街前进。战斗中，美国联络官马丽瑞少校和远征军的1名营长阵亡，美军的一名医官和1名翻译官等人负重伤。
日军遭到中国远征军的打击后，迅速组织力量，利用有利地形和既设工事，逐点抵抗，异常顽强。远征军虽在兵力和火力上占有很大的优势，但遭到日军的阻击后，伤亡大。攻击战斗持续了1个多月，直至6月21日，远征军将士终于把南斋公房、江直等日军据点攻克。
担任右翼进攻的第54军第198师渡过怒江后，迅速攻占了大寨、茶房等地。但是，当他们向高黎贡山山顶要塞北斋公房仰攻时，却陷入了苦战。北斋公房是高黎贡山一处险要地区的日军据点，工事坚固。日军第56师团第148旅团用2个营的兵力在北斋公房据险死守。第198师初攻北斋公房没有得手，即改变战法以一部兵力监视当面之敌，主力从两侧绕道，先向马面关和桥头攻击。
5月16日，第198师在航空火力的支援下，顺利攻克马面关和桥头2个日军据点。灵活机动的战术，使远征军的指战员在高黎贡山中尝到了胜利的果实。
5月21日，第198师主力再次向北斋公房发起攻击，与日军形成对峙。日军为了保住北斋公房这个据点，陆续把第54师团的主力调来增援，第198师久攻未克。
日军缅甸方面军将军河边正三对中国远征军如此迅速地渡过怒江感到震惊。但是，这个日本将军把主要精力放在对付英、美盟军上，他甚至认为，失去滇西，也不等于失去缅甸。当时，驻印军围攻密支那的战斗正激烈，日军难以抽调更多的兵力向滇西增援。滇西日军司令部对中国远征军的反攻虽有所防范，但自恃拥兵5万之众，又有滇西复杂地形和坚固工事可以依托，满以为能够应付中国远征军1个集团军的进攻，因而也没有向日军缅甸方面军司令部求援。卫立煌分析强渡怒江成功后的战场态势，决定变更部署，指挥部队迅速转入全面反攻。
卫立煌把新的反攻战斗设想向蒋介石请示。
卫立煌找到美军联络部的司令官窦恩，表明战机难得，要求盟军的轰炸机进行战略性轰炸，战斗机应全部出动，配合远征军反攻。
窦恩听完卫立煌的反攻方案，当即表示：一切照办。
于是，滇西反攻战拉开了更为激烈的一幕。
国民政府军事委员会于5月22日发出命令，要求中国远征军迅速攻占滇西的滕冲、龙陵等日军据点，与驻印军在缅北会师。为此，卫立煌命令第20集团军为右集团军，按照原定计划向滕内政击；第11集团军为左集团军，向龙陵攻击，并要求各部队加快进攻节奏。
6月9日，日军向马面关、桥头阵地进行反攻，突破了第198师的阵地。第54军得知这一信息，立即命令第36师主力向桥头的日军发起攻击，把日军击退。不久，另一支增援部队第11集团军第2军预备第2师也奉命赶到，使中国远征军的力量大增。
6月14日，中国远征军第198师、第36师、预备第2师密切配合，终于攻克了北斋公房这个日军据点。
在高黎贡山，中国远征军经过一个多月的苦战，至6月21日，北路第54军歼灭日军第56师团第148旅团1部，攻克茶房、马面关、北斋公房后，进占瓦甸。南路第53军击溃日军第48旅团一部，攻克大塘子、南斋公房、江直街后，直接威胁滇西战略要地滕冲。
至此，中国远征军2个集团军16万人，在卫立煌的指挥下，全部成功地渡过怒江天堑，在怒江西岸日军林立的据点中夺占了众多阵地，站稳了脚跟，挫敌锋芒，取得了滇西反攻作战的第一步胜利，完成了初期反攻任务，战绩震惊中外。