突袭密支那机场
然而，对日军来说，密支那却是不能失去的。三个战略要地已失其二，密支那再失，日本在缅甸就难立足。这就预示了密支那争夺战的无可避免。五月间，驻印军新三十师和后来参战的五十师部队及美支队分别抽调兵力组成一支突击队，已进军到密支那附近。新三十师是从昆明运去蓝伽整训的一支后备军，后来编入新一军。此外，也是从昆明运去整训的十四师和五十师，后来也到缅北参战。这支中美混合的突击队，是由两个纵队组成，主力还是驻印军部队，美支队调派的人员很少。突击队穿越山脉密林行进，载物的骡马有一半从峭壁小道跌入深谷而死。到达密支那的日军前哨据点附近后，两个纵队都同日军部队打了小规模的遭遇战，但他们行动的目的是要为突击密支那机场做准备。
密支那是日军防御的重点，城内工事坚固，四个防御区粮食武器储备充足，房屋和街道旁还筑有掩体，而城郊的防御是在丛林和岩洞之中，易守难攻。所以驻印军指挥部把攻击目标放在机场，只要在第一阶段肃清了机场守军，立刻就能把三十师和十四师一部分兵员编成的另一支突击队，从印度的空军基地空运到密支那机场作战。
一九四四年五月七日，混合突击队的一个纵队首先向机场发动突击，在守军缺乏警戒的状态下，迅速占领控制了机场。随即发电报通知在印度基地待命的增援部队，在战斗机护航下，他们乘坐的多架运输机不久就来到密支那上空，在机场降落。空中突击队降落后，在机场警戒，肃清残敌后，协同地面的两个突击纵队，向密支那城进军。夺占密支那机场的行动，可说迅雷不及掩耳。乃史迪威一手策划，连东南亚战区统帅蒙巴顿（Louis Mountbatten）也被蒙在鼓里。捷报传来，不免令蒙巴顿感到难堪。因为史迪威虽是驻印军总指挥官，在叠床架屋的编制上，他也是蒙巴顿的副手，行动前竟然没有通报一声。蒙巴顿向来是反对冒险行动的战略保守派，冒险成功，他也只有恭贺的分了。
密城浴血战
密支那守城指挥官在接到机场遭袭的报告后，立即全线动员，加强防御，也急调驻守附近各个据点的守军前来增援。守军仰仗坚固的防御工事猛烈反扑，使得突击部队陷入苦战。驻印军指挥部不得不重新调整部署，但敌人工事强固，增援的炮兵无法发挥足够的威力，战机猛烈轰炸也无法完全摧毁日军的隐蔽工事。攻城之战呈现拉锯胶着状态。幸而日军的驰援部队五十三师团在途中遭到新三十八师的痛击，才使拉锯的形势继续维持下去。
围城部队的不利之处是没有坦克，所以久攻不下，兵员伤亡甚多。但守城的敌军也知道，死守下去，战斗力不断耗损，最终也难逃城陷的命运。不如把部队撤到伊洛瓦底江东岸，先用木筏载伤员漂流逃生，再设法班师东进。可是这时围攻部队第五十师已组敢死队，潜入敌后切断了电讯线路，第三十师不久也攻入敌军据点，残余敌军纷纷用手榴弹结束了自己的生命。密支那攻防战至此惨烈落幕。这场前后拖了三个多月的艰苦战役，驻印军全部阵亡两千四百人，受伤四千二百人，伤亡数字都超过敌军。可见守城日军确有困兽之斗、战至一兵一卒的决心。
驻印军方面，由后备军抽调编成的中美混合的地面突击队，有指挥系统协调不良、打击力无法充分发挥的问题，而且丛林作战的经验不足。后来短期内编成的空降部队缺乏攻城的实战经验。这些都是延误时机的原因。
不过，密支那一役却是反攻缅北的一个重大转折点。驻印军收复密支那后，驼峰航运可循以往的南面航线，降低了高度，缩短了航程，增加了载运量。收复密支那后，攻取八莫、南坎的战役就更呈现一面倒之势了。
