远征军第一次入缅作战失败后，盟军失去了至关最重要的滇缅公路及怒江西岸，还包括腾冲及松山、龙陵等战略要地。为了一雪前耻，已逃至印度的战区参谋长史迪威开始着手制定了反攻缅甸的作战计划，并说服了美国政府大力帮助蒋介石训练和装备部队。
蒋介石虽然同意了史迪威制定的作战计划，但也提出了自己的条件，一是美国不能派人担任远征军指挥官；二是反攻缅甸应同时出动中英美三国军队，采取南北水陆两路夹击策略；三是为避免重蹈覆辙，反攻的关键点在于英国能否取得孟加拉湾的制空权和制海权，同时进行仰光登陆。
但是，盟军东南亚战区司令韦维尔（英国人）对史迪威提出的作战计划和蒋介石提出的条件并不感兴趣，主要是英国人根本不愿蒋介石过多的插手印度和缅甸方面事务。无奈之下，史迪威只好向马歇尔求援，马歇尔经过与英军进行多次交谈后，韦维尔才勉强答应了史迪威的反攻计划和蒋介石提出的条件。最终盟军将反攻缅甸的时间定在了1943年7月份以前，并计划1944年1月攻克缅甸首府仰光，同时制定了滇西远征军的作战，即强渡怒江，分别取腾冲、龙陵后，夺取腊戍、八莫及密支那，与驻印军会师。
1944年春，为了策应驻印军发起的缅北攻势，远征军司令卫立煌下令霍揆彰第20集团军率先强渡过怒江，剑指腾冲。1942年5月，远征军败退后，日军不费吹灰之力就占领了腾冲，也滇西的战略重镇，日军占领后进可越过怒江窜扰昆明，退可直达缅北中心密支那，而日军也把密支那作为了后方基地，并把滇缅战区总司令部设于腾冲，此时驻守在腾冲的就是日军缅甸方面第15军第56师团部。
远征军第20集团辖下的71军在陈明仁的率领下，作为先锋队强渡了怒江，顺利攻占了日军渡口阵地，下一步作战目标就是日军重兵把守的通往腾冲的唯一道路——高黎隘口，为了减少伤亡，陈明仁决定以少量部队牵制正面的日军，主力部队翻越深山老林，绕过隘口切断敌守军的退路，并且在这两地之间构筑工事切断隘口与腾冲间的联系。
而此时的第20集团军第53、54军及71军36师等部在各个渡口成功渡江与陈明仁部会合后，遭到了五千余人日军的疯狂反补，但最终一一被击退，而败退下来的日军与腾冲守军合编为了一个三千余人混的合编队，由148联队长藏重康美大佐统一指挥，死守来凤山及腾冲城。至此，远征军已经扫清了腾冲城下的障碍，于1944年5月底霍揆彰第20集团军已经对腾冲城形成了包围之势。
与此同时，驻印远征军已经在密支那发起了攻势，蒋介石判断日军缅甸方面军第15已经无力支援滇西，为迅速打通中印公里，命令卫立煌立即进攻腾冲和龙陵，以扩大滇西战果。为此，卫立煌命令宋希濂第11集团军为左翼进攻龙陵及芒市，霍揆彰第20集团为右翼，率领第53、54军和第2师及第36师进攻腾冲，惨烈的腾冲战役正式爆发了。
日军第56师团自1942年5月占领腾冲后，经过两年的经营已经构建了完整的永久性工事，腾冲城是明朝修建的一座石头城，城墙高约八米，相当于现在的两层多的楼，最厚的高达六米，四周长约四公里，都是用当地的火山石修建的，不但表明光滑，而且坚固异常，这也是作为进攻一方牺牲重大的原因之一。而困兽之斗的日军把其当成了续命的当盾牌，而且有来凤山作为天然屏障，第20集团军要攻入腾冲，必先拿下来凤山。
因此，霍揆彰下令陈明仁率领第二师务必拿下来凤山，为攻城创造条件，在美军空军的火力之下陈明仁一举拿下了来凤山，整个腾冲城完全暴露在了第20集团军面前。霍揆彰重新调整了作战部署，即以第54军和周福成的第53军（东北军）116师担任主攻任务，由腾冲城东门至西门连成一线，线上属于第53军部，同时以53军第130师部担任阻援防逃任务，陈明仁的第2师作为了总预备队。
腾冲攻坚战打响后，由于守城的日军的居高临下，并筑有地上和地下相配合的堡垒工事，虽然远征军无论在兵力还是火力都有绝对的优势，但处于仰攻之势的远征军作战非常的艰苦，火力很难发挥出优势。昆仑关战役时，国军机械化部队第五军仰攻日军第21旅团五千余人时，战损接近五比一，打得相当惨烈，远征军这次围攻坚不可摧地腾冲城，难免会付出惨痛的代价。53军攻城时甚至还使用了最古老的攻城战术，即搭云梯、搭人梯等，这也是远征军牺牲重大的原因之一，116师久攻不下、伤亡惨重，军长周福成调来了担任警备任务第130师增援，但也无济于事，最后不得不下令停止进攻。
正当战争正进入胶着之际，于1944年8月4日，腾冲城墙突然被美军空军撕开了一个个缺口，城东的远征军第53军两个是蜂拥涌进了腾冲城。而为了堵住缺口，日军开始全力猛扑，双方开展了惨烈的肉搏战，第116师一工兵副营长范莆红就倒下了缺口处。随着城北的第54军和预备队第二师攻入腾冲城后，日军已经守不住开始四处溃散、各自为战，双方开始进行残酷的巷战，不幸的是第二师第五团团长李颐进城后中了日军的冷枪阵亡了。
由于远征军对腾冲城内情况的不熟悉，而且日军经营两年后已经构建了错综复杂的房屋工事，远征军第20集团军只能进行地毯式清除，进展难度不亚于美军的硫磺岛战役，与日军进行一房一屋的争夺战，可谓寸土寸血，这也是远征军伤亡惨重的主要原因之一。经过四十天的残酷巷战后，在日军已经完全断了补给线的情况下，远征军第20集团军全歼腾冲守城日军三千余人，但也付出了九千余人的沉重代价。
