过抢修，开始通车，汽车日夜把弹药输送到日军阵地前几百米的地方。
7月４日，远征军开始第二次攻势，占领了日军前沿阵地。在空军配合下，大大杀伤了松山的日军。但是，远征军还是未能前进。司令长官部又急派李弥军主力第八十二师和第一○三师从昆明开到松山，卫立煌、宋希濂和美国的窦恩准将，都到松山前沿视察。20日，李弥组织了一个非常坚强的尖兵团，由师长暂任团长，团长暂任营长，各级军官依次下降，开始第三次攻势，
８月２日，远征军占领了干路子阵地。日军守备队长金光为了提高士气，挑选二十八名精干士兵，组成挺进破坏班，身着中国便衣，趁夜袭击远征军的炮兵阵地，炸掉了几门山炮。此后，远征军仍以优势炮火，在战斗机掩护下，主攻关山阵地。远征军用二十天左右的时间，把坑道挖到日军关山阵地之下，使用三吨TNT黄色炸药，施行大规摹爆破，把松山日军的核心堡垒完全摧毁。
９月７日下午，隐匿在山林中的日军残余全部肃清。松山战役打了三个多月，才告结束。当天，东京广播电台说：“腊猛守军全员玉碎。"
松山之战艰苦卓绝。整个战役使用兵力先后达到三个师，日军死伤八百五十人，而远征军死伤为六千七百六十三人，也就是说，远征军用八命换日军一命。黄杰在回忆录里谈到其中的原因：“实以松山地形复杂，蜿蜒数十里，敌人依据最强固之据点工事，凭险固守，虽经我空军炮兵之轰击，亦未能摧毁。”
攻克松山为远征军向龙陵、芒市和畹町的推进铺平了道路。
滇西日军丢失了腾冲和松山，只剩下龙陵最后一个重要堡垒。这里东距松山七十公里，北距腾冲约一百公里，沿途山峦起伏，地势险要，卡着滇缅公路的脖子，战略地位颇为重要。它是日军在滇西和缅北的六大守备据点之一。日军一旦失去龙陵，在滇西就无险可据了。日军在龙陵周围的高地，构筑了大量永久性的坚固堡垒网群，在城内每一幢房屋都筑有堡垒，每堵砖墙上都有枪眼。日军准备在龙陵挡住远征军的西进。
龙陵之战，前后出现三次反复。
第一次攻击于６月５日开始。钟彬军第八十七师和第八十八师向龙陵发起攻击，王凌云军第七十六师向平达进攻，直逼日军松山师团的驻地芒市。6月10日，远征军先后攻克了镇安街、黄草坝和腾龙桥，切断了龙陵与芒市、松山和腾冲之间的公路，一度攻入县城。城内只有三百多名日军，固守三个据点待援。