國民黨第8軍擅長山地作戰，軍長何紹周是國民黨國防部長何應欽的侄子。第8軍下轄榮譽1師、82師和103師。從7月2日至19日，第8軍第82師和103師輪番多次進攻松山日軍滾龍坡和大埡口等陣地。日軍松山要塞共分滾龍坡（日軍稱本道陣地）、大埡口（日軍稱中間陣地）、松山、小松山、大寨、黃家水井、黃土坡（日軍稱橫股陣地）和馬鹿塘等7個據點群。每個據點群的碉堡均以數個最堅固的母堡為核心，四周有數個子堡拱衛。
日軍松山主峰子高地遺址。 作者供圖
滾龍坡在陰登山西南，離日軍主陣地松山主峰直線距離只有約2,000米，是竹子坡後的海拔最高點。如遠征軍佔領滾龍坡，松山主峰日軍就會腹背受敵。駐守滾龍坡的日軍利用複雜地形修建了大量的工事和密集的堡壘，第8軍曾以主力103師和82師發動多次大規模步炮空聯合進攻，均被日軍四面隱蔽工事的密集交叉火力擊退，且傷亡慘重。
7月20日，蔣介石命遠征軍司令長官衛立煌到第8軍指揮所督戰。衛立煌兩次親臨第8軍，並和美國顧問一起同第8軍研究決定，對日軍山頂子高地等重要據點大碉堡實施「坑道爆破」。盤踞松山的日軍主要佔據三大陣地：松山山頂、滾龍坡和大埡口。松山頂峰（子高地）是控制滇緬公路的最高點，為駐守松山日軍的主陣地。日軍在此構築了極其堅固的工事，計有母堡兩個，子堡星羅棋布，鐵絲網三道，嚴實掩蓋的各子母堡經交通壕直通指揮部。第8軍將爆破山頂子高地坑道的掘進入口選在其北偏東方向。為了保證挖掘直通子高地母堡下層的坑道，必須端掉子高地右翼的日軍堡壘，佔領滾龍坡西南陣地。為此第8軍軍長何紹周親自組織了一支「單炮敢死隊」，攜帶山炮深夜潛行到日軍陣地前沿，近距離摧毀日軍碉堡。副軍長李彌則親自挑選自願獻身的死士，把炸藥捆綁在身上，潛入日軍山頂子高地右翼碉堡，炸毀了敵堡。日軍滾龍坡守備隊長井上要次郎斃命，第8軍衝鋒部隊趁機攻佔了滾龍坡。為攻佔滾龍坡，第8軍兩個師血戰一月，傷亡過半。
從8月3日開始，第8軍直屬工兵營不分晝夜地向松山日軍頂峰子高地進行坑道作業。工兵營兩個連分別挖左右兩條坑道，一天三班倒輪流挖。為了掩護工兵進行坑道作業，遠征軍「聲東擊西」，不斷派小股部隊攻打日軍陣地，吸引日軍注意力。同時不停地用炮火轟擊松山主峰，壓制日軍陣地，並不斷發射煙霧彈，造成陣地上空黑煙滾滾，遮住日軍視線。從遠征軍陣地最前沿距日軍陣地約150米處，向日軍頂峰子高地底下挖掘的4條坑道齊頭並進，每條坑道寬1米、深1.8米。在1、2兩壕及3、4兩壕間，各連一橫壕。8月18日，第8軍工兵完成了子高地母堡底下30米長的坑道，並經精密測算，確定在日軍兩母堡之下開掘了兩個大炸藥室。8月19日凌晨，第8軍工兵在美軍工兵指導下，將6噸美制TNT烈性炸藥裝入兩個炸藥室。為不讓日軍有所準備，遠征軍總部確定於8月20日上午引爆。
1944年8月20日一早，遠征軍司令長官衛立煌和第11集團軍總司令宋希濂都趕到了松山，與幾位美國將領和高級顧問在第8軍指揮部眺望子高地。遠征軍炮兵從拂曉開始便集中火力射擊，地面步兵也發起大規模佯攻，以誘使盡可能多的日軍進入堡壘和爆炸區。在點火掩蔽部內，放置了10部用電話機改裝的點火機。在掩蔽部外，還備份了一套常規的導火索引爆裝置。
上午9點15分，遠征軍地面攻擊部隊迅速退到子高地下的安全區域，第8軍軍長何紹周在竹子坡指揮部通過電話下令：「起爆！」掩蔽部內外所有點火裝置同時點燃。據當時在場老兵回憶，大家憋住呼吸，開始似乎沒有動靜，過了幾秒鐘，大地顫動了一下，接着又顫動幾下，有點像地震，掩蔽部的木頭支架「嘎吱嘎吱」地晃動起來。接着才響起轟隆巨響，感覺似地動山搖。兩個大炸藥室內的6噸炸藥同時爆炸，山崩地裂，砂石泥土直衝霄漢。陣地上的遠征軍官兵看到，一股力量沖天而起，把日軍主峰子高地大碉堡整個托起數米，歪斜地栽倒在山頂上。同時，一股濃濃的煙柱從子高地躥起來，煙柱頭上似戴着一頂帽子，很像多年以後在電影裏看到的原子彈爆炸的蘑菇雲。濃煙中可見日軍屍體、樹幹、汽油桶、槍炮以及無數的軍用物資和裝備，漫天飛舞。煙柱足足有一兩百米高，停留在半空中，久久不散。15分鐘後衝上子高地的第103師等部隊看到，整個子高地被炸翻，炸出兩個直徑30至40米、深約15米的大坑，日軍大碉堡蕩然無存。據統計，大碉堡內外共75名日軍斃命，另有4名日軍因被爆炸震暈而被俘，無一漏網。
然而流血並沒有結束，日軍主峰陣地上的殘敵依然負隅頑抗，並企圖拚死奪回子高地。雙方為爭奪子高地進行了連續4晝夜的慘烈肉搏戰。在遠征軍前沿交通壕內，雙方士兵互相抱着撕打而死者即達62對。遠征軍傷亡極其慘重，有的步兵連僅剩兩三人。到8月底，日軍主峰陣地周邊高地已全部失守，且死傷慘重。日軍守備隊長金光惠次郎也在8月29日被遠征軍炮火活埋斃命。但是第8軍仍未能完全控制松山主峰。此時有情報顯示，日軍殘部死抗是因為第56師團長命令松山守備隊要死守，等待駐緬甸日軍第33軍前來救援。而日寇33軍正試圖切斷印中地面聯絡線，並可能於9月10日左右抵達松山支援。蔣介石聞訊於1944年9月1日再次下達死命令，限第8軍在九一八國恥日之前必須拿下松山，否則正副軍長按軍法處置。第8軍司令部於9月2日深夜決定，由副軍長李彌統一指揮103師和82師等各部，決死全殲日軍。
從9月3日至6日，第8軍集中所有幹部雜兵，組織敢死隊進攻日寇殘敵據點。最後將日軍殘部主力壓迫至黃土坡（日軍稱橫股陣地）和馬鹿塘一帶。日軍拚死突圍，同遠征軍反覆肉搏。第8軍副軍長李彌親率特務營上陣衝殺清掃殘敵，激戰數日，越來越少的日軍終於抵擋不住遠征軍的血拚。9月5日夜間，松山日軍殘部陸續向第56師團發出「最後處置」和「訣別」電報，並銷毀密碼本等機要文件。9月6日，松山日軍頭目命令重傷員自殺，並殘忍殺害朝鮮慰安婦。
9月7日天亮前，在遠征軍合圍逼迫下，全部松山日軍殘部都被鎖定到馬鹿塘一帶的三角形區域內。拂曉時分，第8軍各部從四面八方發起圍攻。日軍殘部頭目、113聯隊副官真鍋邦人大尉燒燬軍旗並將旗杆金屬標飾深埋後下令放棄抵抗，各自逃生。他獨自發起「死亡衝鋒」，被遠征軍擊斃。其餘日軍殘兵約40人分兩路向怒江壩及邦曼方向潰逃，遭遠征軍預先迂迴的部隊迎頭痛殲。下午6時左右，第8軍終於完全佔領松山。
