此时，纵队也到达了密支那北郊遮巴德附近。在此之前，第3纵队已进至北机场附近和锡塔普尔，切断了密支那与瓦扎间的交通，因遭到日军的突袭，第3纵队一度陷于混乱，经整顿后，移向遮巴德与第1纵队会合。
　　日军得知中美突击队袭占西机场、控制了跑马地，并袭占了锡塔普尔后，即以第1中队突袭锡塔普尔的第3纵队，夺回该地，恢复与瓦扎第2大队的联系。日军虽然兵力单薄，却占有地形优势，且在密支那已经营防御两年之久。第18师团官兵又多系日本九州矿工，素善挖掘坑道工事，其防御设备不但坚固隐蔽、交通联络方便（坑道相连、交通壕纵横互通），而且火网编成严密，隐秘的侧防火力急袭点遍布各处。但是日军第18师团在胡冈、孟拱的惨败以及第15军对因帕尔的进攻失利，也使其士气大受影响。此次中美突击队对密支那的奇袭，使日军颇感震惊。迄5月18日夜，到达密支那的中美突击队有第5307团3个营和英军别动队第6队，新30师第88、第89两个团以及第50师第150团，共计4个步兵团、4个山炮连（75毫米山炮4门）、1个重迫击炮连（105毫米迫击炮8门），无论在士气上还是在兵力和火力上，对密支那的日军都具有压倒的优势。但是梅里尔求胜心切，且被初战小胜所迷惑，滋生了轻敌心理，又过于自负，未能采纳中、美指挥官的合理建议。他对经历了20天长途艰苦行军和战斗已十分疲惫的中美突击队没有进行必要的调整，仍保持原来的行军编组，让第1、第3两个纵队分散在距西机场约9公里之遥的遮巴德附近，使中美突击队由于兵力分散而优势大减，更没有进行详细的敌情、地形的侦察和作好攻坚战的准备；尤其是没有采取有力措施，切实切断日军的增援、补给路线，以致日军第114联队第2、第3两个大队得以从瓦扎和孟拱河谷战场先后进入密支那增援，也使第56师团步兵团团长水上源藏所率领的增援部队第113联队1个大队、野炮兵1个中队及工兵第56联队主力等，得以于5月30日顺利地自密支那附近的宛貌（韦茂）渡过伊洛瓦底江，进入密支那，从而使密支那日军的兵力猛增2倍多，达到4000余人；加之中美突击队虽有强大的空中支援，却缺乏紧密的陆、空联络和协调行动，地面炮火也不充分，步、炮之间也不够协调，终于导致密支那的奇袭战演变成为旷日持久、屡攻不克、伤亡惨重的攻坚战（自5月17日至8月3日中美突击队共伤亡6000余人），完全失去了奇袭作战的意义，没有收到预期的效果。
　　梅里尔于18日晨令第1、第3纵队对北机场和锡塔普尔进攻。虽占领了北机场，却因在瓦扎的日军第114联队第2大队来袭，激战竟日，卒被日军突破了战线，进入密支那市区，并在战斗中迫使第1、第3纵队退守遮巴德一带，北机场得而复失。密支那北部中美突击队的进攻首次受挫，日军便乘机利用铁路向孟拱开出了满载军需物资的最后一列火车。
　　与此同时，梅里尔令刚刚到达的第89团第2、第3营在西机场西南至跑马地一带构筑工事，以该团第1营守备机场；令第150团以1个营从新卡坡向东攻夺八角亭，以第2、第3营向火车修理厂方向市区进攻。19日夜，该团击溃火车修理厂的日军后，一举攻占了火车站；但因地形不熟、疏于戒备，又未乘胜追歼残敌、扩张战果，在遭日军反击时酿成混战，第3营营长郭文干于混战中牺牲，火车站得而复失，官兵被困在车站附近，激战两日，补给中断，弹尽粮绝。梅里尔未及时派兵增援，以致该部功败垂成，迫使其只得与日军进行肉搏后冲出重围，退回跑马地、河套一带收容整顿。而梅里尔竟推卸责任，指摘该团团长指挥无能、作战不力，建议史迪威予以撤职、遣送回国。这使中国官兵大为不满，群起抵制。梅里尔一气之下旧病复发，被送往后方救治。麦克姆准将暂代其指挥职务。这时，第14师副师长许颖少将率第42团来到密支那。
　　5月23日，史迪威偕新1军郑军长、新30师胡师长、第50师潘师长、总部参谋长柏特诺来到密支那调整指挥系统。由柏特诺代表史迪威在密支那设中国驻印军战斗指挥所，执行指挥；由麦克姆任战地指挥官，统率在密支那的各部队；以亨特任第5307团指挥官。在密支那的中国军队分别由胡师长、潘师长统率，原中美联合突击支队的临时编组予以撤销。柏特诺较之梅里尔更无实战经验和指挥大兵团作战的能力，而且不敢身临前线，对战场上敌我双方的情况全凭各级联络官的报告，此种报告又多有不实；而且柏特诺素来专横跋扈，对中国军官心存轻视，对他们的报告和合理的建议，每每置若罔闻，自以为是，一意孤行；更因他求功心切，从5月25日至6月25日间，不顾客观情况，多次轻率地发动大规模进攻，致使中、美士兵伤亡惨重，每天只能推进50至200米。柏特诺反而诬蔑中国军队“作战不力、逡巡不前”，甚至将胡师长擅自撤职，遣送回国。在此期间，正是由于柏特诺未能接受中国军官关于切断日军与孟拱、八莫的通道的建议，使日军得以从八莫和孟拱两地得到增援，从而引起了史迪威的不满，于6月25日将柏特诺撤职，另以韦瑟尔斯来密支那继任。但以后的作战实际上由郑桂庭军长指挥。缅北的雨季影响飞机的降落，运载中国军队的美国滑翔机常被日军击中，从机舱流出的鲜血染红了机场的树叶和草丛。中国军队只能一寸一寸地向前推进。沿着泥泞的道路，中国军队一天的强攻，还不足以将战线前推200米。有时白天夺下的阵地，又被日军晚上从坑道发动的突袭夺回。雨水和洪水使密支那的低地变成沼泽，沼泽变成汪洋。战士大量减员，战斗呈胶着状态。史迪威将军也无可奈何。为了解决伤亡过大的问题，郑桂庭军长采用以土工掘壕作业向前推进，并注意步、炮、空的协同的进攻方式，于是伤亡大减。7月7日，在抗日战争爆发7周年的纪念日，身处密支那前线的郑桂庭、孙仲伦等将领向中国军队下达总攻令。借着美军轰炸机和中国自行生产的火箭炮的掩护，中国军队再度夺下密支那火车站，并与美军一起，形成对市区的三面包围之势。日军阵地遭到毁灭性破坏，战壕里积满了雨水，日本兵浸泡在齐腰深的水中，拼死抵抗。
　　7月18日，中、美军队转入密支那街区巷战，逐巷、逐屋搜索前进，并于8月1日攻下密支那市区的7条主要街道，日军被压缩到城北的最后阵地。当天下午，第50师师长潘裕昆少将招募“决战敢死队”，官兵纷纷报名，连司令部的传令兵、军械兵、伙夫都要求获得以死报国的机会。8月1日深夜，由104人组成的中国“敢死队”，在当地华侨的带领下，冒雨绕到日军背后。次日凌晨，“敢死队”与正面部队同时发动进攻，日军腹背受敌，意志终于崩溃，除死伤于阵地的日军外，其他残兵惶恐地逃出战壕，投入滚滚的伊洛瓦底江。日军在密支那的最高指挥官水上源藏，来到江边的一棵大树下，拔枪自杀，以“武士道精神”回报天皇。激战至8月4日，完全占领密支那及河对岸的宛貌，肃清了各处日军残兵。第114联队联队长丸山大佐率少数残兵四五百人用竹筏及泅水渡过伊洛瓦底江，向八莫方向溃退，密支那完全被驻印军攻占。此役共歼灭日军官兵4000余人（其中击毙2300多人，生俘69人），历时3个多月的密支那作战至此结束，中国驻印军反攻缅北的第一期作战任务也胜利完成。
　　密支那大捷，决定了中印公路可以加速修建；滇缅公路重新打通在即；危险的“驼峰航线”从此载入史册，空军可以从东南部更安全、更便捷的航线飞往昆明和重庆；中国西南战略形势根本改观，抗日大后方真正有了稳定感；而日军对缅甸的占领已屈指可数，其在亚洲大陆的全面进攻，也从此演变成节节防御，最后彻底崩溃。
　　密支那大捷之前，英、法军队面对日军的咄咄攻势，接连失地丧师，法军弃守越南，英军在香港、新加坡、马来西亚、泰国以及缅甸噩耗频传。1944年，日军以3个师团的兵力包围了英帕尔，英军在亚洲的主力第14军团面临灭顶之灾。如果没有密支那大捷，英军失败之后，印度将成为日本的囊中之物。而日本更可以抽调精锐陆军增援塞班岛、莱特岛、吕宋岛、硫磺岛等太平洋上的一系列重要岛屿，使美军面临海空胜利、陆地失败的险境，麦克阿瑟的“跳岛战术”将大打折扣。
　　同样，日军发动的粤汉铁路和湘桂铁路大会战，切断了中国的南北交通线，越南和缅甸的沦陷，又使滇越铁路和滇缅公路彻底丧失。如果没有密支那大捷，就没有史迪威公路的修通，重庆作为抗日“孤岛”，很可能只有坐困愁城。
　　密支那大捷，不仅使盟军收复了缅北和滇西的大片土地，还从根本上同时解决了中、美、英三大盟国在亚洲大陆的战略困境。日军经此大败，再也无力进攻印度、调兵太平洋岛屿和扩大在中国的占领区，甚至连巩固以前的战争成果，都显得力不从心。东京在亚洲大陆的战略思维方向，已不再是什么“全面进攻”，而是转变为适当收缩和稳固防守。
　　由于日军无法利用密支那的机场拦截从印度向中国执行空运任务的运输机，自5月起，阿萨姆的空运司令部已不必绕道驼峰航线，开始经缅北径直飞往昆明，空运量明显提高。

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