1944年6月1日，怒江東岸遠征軍重炮射擊松山、音部山日軍陣地。第十一集團軍71軍新28師強渡怒江，向竹子坡攻擊前進。遠征軍突然發動的左翼攻勢令日軍陷入被動。但國民革命軍對敵情報嚴重缺失，錯估松山日軍僅三四百人，故非常輕敵，甚至在71軍新28師移交任務時，轉給第8軍的仍是「其情報敵僅三四百人，炮一二門，據有堅強之工事」。而日軍因為戰前取得正確資訊，完全掌握了國軍的攻勢方向，故各防衛隊均在戰前完成了正確的兵力部屬，這讓整個松山戰役打得更久也更加慘烈。

由於低估日軍防衛能力，遠征軍僅派71軍新28師的82團、83團、第6軍新39師第117團這三個團進行攻堅任務，指揮由71軍新28師副師長王治熙、第71軍軍長鍾彬負責。然而早有準備的日軍利用暗堡與地道交織了成功的火力剿殺圈，並輔以夜襲帶給國軍極大的壓力，攻堅人員在松山的外圍陣地地竹子坡、臘孟街及陰登山前便被擋下。

1944年6月30日，衛立煌決心將遠征軍總預備隊新編第8軍擔任松山攻堅，令第8軍軍長何紹周接替71軍軍長鍾彬，完成指揮權交接。7月1日，何紹周抵達。怒江簡易橋修復通車。第6軍新39師117團轉調龍陵。

7月2日—7月6日，榮3團第1、2營主攻松山子高地未果，但占領北側陣地（後爆破子高地坑道即由此處往前開挖）。何紹周召開營以上作戰會議。最重要的決定，是由直攻改為從滾龍坡側擊。此後一劈到底，再未改變。

7月7日—7月11日，第82師246團、榮3團主力、榮2團第3營進攻滾龍坡、大埡口、子高地未果。何紹周在前線召集師團長會議。戰術改進：不能僅以占領制高點為目標，須攻克堡壘，全殲守敵。

7月12日—7月19日，103師307團，82師246團，榮3團、榮2團第3營，攻擊滾龍坡、大埡口、子高地未果。7月14日，何紹周電告東岸炮兵調整戰術，改區域性轟炸為限制目標，精度射擊，定點破壞。至此確立對敵陣地「先行軟化，再行攻略」方針。

7月20日—7月25日，103師307、308團，82師246團，榮2團第3營，奪取了滾龍坡丙、丁、庚高地。軍長何紹周將指揮所設在竹子坡，衛立煌也2次親臨。總結經驗：不能急於求成，應弄清敵情，步炮協同逐一破壞；晝夜對壕作業，螞蟻啃骨頭。

7月26日—8月2日，103師308團、中央隊246團，奪取了滾龍坡戊、乙、甲高地。7月29日李彌副軍長從龍陵轉至松山協助何紹周。307團破壞日軍第二蓄水槽，炮毀敵倉庫。何紹周令71軍山炮營2連組成「單炮敢死隊」，推進至陣前摧毀堡壘。何紹周被迫下令炮擊已高地，國民革命軍246團幾十士兵與日軍同歸於國民革命軍炮火，終於占領滾龍坡，斬斷敵陣之首。

8月3日—8月19日，榮2團3營，246團主力，308、307團，攻擊小松山巳、午、未高地未果；奪取大埡口已、壬、癸、辛高地。蔣介石嚴令衛立煌轉第8軍於9月上旬克服松山，「如果違限不克，軍、師、團長應以貽誤戎機領罪！」何紹周遂召集眾將開會，決定對子高地實施「坑道爆破」。

8月7日為掩護坑道作業由82師副師長王景淵為攻擊指揮官，統率82師246團（團長曾元三）和軍工兵營，採取對壕作業辦法，在日軍子高地（松山頂峰）下挖坑道用炸藥爆破山頂，為掩護坑道作業而進行的牽制性攻擊，傷亡頗重。日軍守備隊長金光惠次朗下令重傷員自殺，遭抵制。日軍派出小隊夜襲，炸毀國民革命軍4門火炮。

12日，擊毀敵機一架。13日，307團前鋒夜襲大寨，下士班長張學成帶3名戰士沖入敵113聯隊司令部，繳獲日軍113聯隊關防印鑑。15日起，敵預感國民革命軍爆破子高地意圖。17日，原守保山機場的榮3團3營歸建。18日，敵機21架轟炸惠通橋。19日晨，120箱、共3000公斤美制TNT炸藥被裝入子高地敵堡下兩個藥室。

20日，衛立煌、宋希濂及美國將領至竹子坡觀戰。預定9：00起爆，因榮3團佯攻未撤而推遲。9點15分，軍長何紹周在竹子坡通過電話下令起爆。敵主峰碉堡被衝起數米，煙柱一兩百米高。榮3團、82師245團、103師第308、307團，奪取松山子高地，並擊退兩次敵偷襲。

其中21日誤傳丟失子高地，實際上自20日9點半起，榮3團1營2連、7連以及8連高建國排長所率18名士兵，一直堅守子高地兩晝夜，並與21日後來者共同鞏固了陣地。

8月28日—9月1日，309團、82師245團、榮3團、榮2團3營，307、308團，奪取松山主峰諸高地及大寨一部。29日，日軍守備隊長金光惠次郎被國民革命軍炮斃。309團損失頗重。30日，拉孟守備隊向56師團發出求援電報。31日，國民革命軍清剿隱蔽工事內之殘敵。309團占領4、5號高地。晚10時，何紹周轉給熊綬春衛立煌限即日肅清殘敵令，然均覺類似此等限日限期令不切實際。

月2日—9月15日，103師各團及直屬隊、榮3團、第245團、第246團，奪取大寨、黃家水井、黃土坡、馬鹿塘，收復松山。第8軍指揮部推進到子高地。清晨6點，何紹周電話命令各部限本日肅清松山之敵，準備通車。午後1時，何紹周轉各部衛立煌「申未冬」嚴令：「松山殘餘之敵為數甚少；目前全局成敗，轉捩點全在松山；限該軍於本日將松山及大寨之敵全部肅清，不得藉口先後及顧慮任何犧牲；如逾限未能達成任務，著將負責之師長、團長一起押解長官部，以軍法從事，該軍長亦不能辭其責！」307、308團完全攻占大寨。深夜，第8軍司令部下達次日最後殲滅全部日軍令，103師師長熊綬春為左兵團指揮；82師副師長王景淵為右兵團指揮。另以245團為松山既占地區守備隊，副軍長李彌統一指揮守備隊及右兵團。

9月5日，榮3團與第309團將3號高地反撲之敵擊退。第307團（附第246團加強連和第103師工兵連、搜索連）、第308團攻克黃家水井。第8軍調怒江東岸第244團第1營增援。當夜，松山日軍陸續向第56師團發出「最後處置」情況和「訣別」電報。

9月7日，凌晨，真鍋邦人大尉命令野戰炮兵五十六聯隊之木下昌已中尉準備出逃。國民革命軍全力聚殲1、2、3號高地及馬鹿塘殘餘之敵。真鍋邦人大尉焚燒軍旗後獨自發起「萬歲衝鋒」，被國民革命軍擊斃。松山戰役取得完全勝利。

歷史影響：

國民革命軍攻佔松山後後打破了滇西緬北會戰的僵局，滇緬公路可以暢通無阻地將大批後備部隊和裝備、物資及重炮兵源源通過了這個「東方直布羅陀」，向龍陵戰場開去，形勢立即逆轉。此時騰沖圍攻戰也已近尾聲。同時，松山戰役也替東線國軍的豫湘桂慘敗消除了部分在國際上對中國繼續抗戰的意見。

9月14日，中國軍隊光復騰沖，11月3日，龍陵戰役結束；1945年1月，戰線被節節推至境外。以國軍新38師為前鋒的中國駐印軍在緬甸芒友與遠征軍會師取得了滇西緬北會戰會戰最後的勝利。而松山戰役是抗日戰爭中最為慘烈的戰役之一，戰爭的歷程給雙方參戰的士兵留下了很大的影響，隨後幾十年一直有倖存的日軍來松山拜祭。

戰爭結束後，日軍第56師團的隨軍記者品野實回到日本後在《每日新聞》社工作，後來當到執行主編，他寫了一本書《中日拉孟決戰揭密：異國的鬼》，詳細描述了松山戰役的過程，松山戰役中倖存的日本兵只有7、8個，戰後他們曾為反戰奔走，後來受到激進好戰日本右翼份子的恐嚇，包括這位品野實，80年代後，他們都銷聲匿跡了。

近年來因連續劇拍攝相關議題，因此在中國大陸掀起了一股遠征軍的熱潮，而松山戰役做為遠征軍最慘烈的一戰也頗受人們關注，一些民間志願者發起了救援遠征軍老兵活動。