團第2、第3營在西機場西南至跑馬地一帶構築工事，以該團第1營守備機場；令第150團以1個營從新卡坡向東攻奪八角亭，以第2、第3營向火車修理廠方向市區進攻。19日夜，該團擊潰火車修理廠的日軍後，一舉攻佔了火車站；但因地形不熟、疏於戒備，又未乘勝追殲殘敵、擴張戰果，在遭日軍反擊時釀成混戰，第3營營長郭文幹於混戰中犧牲，火車站得而復失，官兵被困在車站附近，激戰兩日，補給中斷，彈盡糧絕。梅里爾未及時派兵增援，以致該部功敗垂成，迫使其只得與日軍進行肉搏後衝出重圍，退回跑馬地、河套一帶收容整頓。而梅里爾竟推卸責任，指摘該團團長指揮無能、作戰不力，建議史迪威予以撤職、遣送回國。這使中國官兵大為不滿，群起抵制。梅里爾一氣之下舊病復發，被送往後方救治。麥克姆准將暫代其指揮職務。這時，第14師副師長許穎少將率第42團來到密支那。

5月23日，史迪威偕新1軍鄭軍長、新30師胡師長、第50師潘師長、總部參謀長柏特諾來到密支那調整指揮系統。由柏特諾代表史迪威在密支那設中國駐印軍戰鬥指揮所，執行指揮；由麥克姆任戰地指揮官，統率在密支那的各部隊；以亨特任第5307團指揮官。在密支那的中國軍隊分別由胡師長、潘師長統率，原中美聯合突擊支隊的臨時編組予以撤銷。柏特諾較之梅里爾更無實戰經驗和指揮大兵團作戰的能力，而且不敢身臨前線，對戰場上敵我雙方的情況全憑各級聯絡官的報告，此種報告又多有不實；而且柏特諾素來專橫跋扈，對中國軍官心存輕視，對他們的報告和合理的建議，每每置若罔聞，自以為是，一意孤行；更因他求功心切，從5月25日至6月25日間，不顧客觀情況，多次輕率地發動大規模進攻，致使中、美士兵傷亡慘重，每天只能推進50至200米。柏特諾反而誣衊中國軍隊“作戰不力、逡巡不前”，甚至將胡師長擅自撤職，遣送回國。在此期間，正是由於柏特諾未能接受中國軍官關於切斷日軍與孟拱、八莫的通道的建議，使日軍得以從八莫和孟拱兩地得到增援，從而引起了史迪威的不滿，於6月25日將柏特諾撤職，另以韋瑟爾斯來密支那繼任。但以後的作戰實際上由鄭桂庭軍長指揮。緬北的雨季影響飛機的降落，運載中國軍隊的美國滑翔機常被日軍擊中，從機艙流出的鮮血染紅了機場的樹葉和*叢。中國軍隊只能一寸一寸地向前推進。沿著泥濘的道路，中國軍隊一天的強攻，還不足以將戰線前推200米。有時白天奪下的陣地，又被日軍晚上從坑道發動的突襲奪回。雨水和洪水使密支那的低地變成沼澤，沼澤變成汪洋。戰士大量減員，戰鬥呈膠著狀態。史迪威將軍也無可奈何。為了解決傷亡過大的問題，鄭桂庭軍長採用以土工掘壕作業向前推進，並注意步、炮、空的協同的進攻方式，於是傷亡大減。7月7日，在抗日戰爭爆發7週年的紀念日，身處密支那前線的鄭桂庭、孫仲倫等將領向中國軍隊下達總攻令。藉著美軍轟炸機和中國自行生產的火箭炮的掩護，中國軍隊再度奪下密支那火車站，並與美軍一起，形成對市區的三面包圍之勢。日軍陣地遭到毀滅性破壞，戰壕裡積滿了雨水，倭國兵浸泡在齊腰深的水中，拼死抵抗。

7月18日，中、美軍隊轉入密支那街區巷戰，逐巷、逐屋搜尋前進，並於8月1日攻下密支那市區的7條主要街道，日軍被壓縮到城北的最後陣地。當天下午，第50師師長潘裕昆少將招募“決戰敢死隊”，官兵紛紛報名，連司令部的傳令兵、軍械兵、伙伕都要求獲得以死報國的機會。8月1日深夜，由104人組成的中國“敢死隊”，在當地華僑的帶領下，冒雨繞到日軍背後。次日凌晨，“敢死隊”與正面部隊同時發動進攻，日軍腹背受敵，意志終於崩潰，除死傷於陣地的日軍外，其他殘兵惶恐地逃出戰壕，投入**的伊洛瓦底江。日軍在密支那的最高指揮官水上源藏，來到江邊的一棵大樹下，拔槍自殺，以“武士道精神”回報天皇。激戰至8月4日，完全佔領密支那及河對岸的宛貌，肅清了各處日軍殘兵。第114聯隊聯隊長丸山大佐率少數殘兵四五百人用竹筏及泅水渡過伊洛瓦底江，向八莫方向潰退，密支那完全被駐印軍攻佔。此役共殲滅日軍官兵4000餘人（其中擊斃2300多人，生俘69人），歷時3個多月的密支那作戰至此結束，中國駐印軍反攻緬北的第一期作戰任務也勝利完成。

密支那大捷，決定了中印公路可以加速修建；滇緬公路重新打通在即；危險的“駝峰航線”從此載入史冊，空軍可以從東南部更安全、更便捷的航線飛往昆明和重慶；中國西南戰略形勢根本改觀，抗日大後方真正