1942年入緬的中國遠徵軍是第一期，包括的部隊主要是三個軍，中路杜聿明的第五軍，東路甘麗初的第六軍和張軫的六十六軍。杜聿明第五軍是這些部隊的主力，包括戴安瀾的200師、廖耀湘的新編22師和餘韶任師長的96師，孫立人的新編38師隸屬於張軫的六十六軍，在入緬之後就由總部直接指揮，脫離了張軫的指揮。
按照原定的計劃，先入緬的200師在同古堅守，頂住日軍，英軍在西邊頂住日軍，掩護側翼，東路第六軍和六十六軍負責掩護遠徵軍與國內的聯繫通道，主要負責在中路作戰的實際上是第五軍和新編三十八師。但這時候第五軍的三個師中，96師入緬較晚，並沒有參加同古的戰鬥，本來計劃是在平滿納與日軍會戰時充當主力的。
200師大約1萬多人，裝備水平在國軍同期的部隊中屬於比較好的，是主力部隊的裝備，在堅守同古的時候，還配屬了軍部摩託化了的騎兵團、工兵團，實際上相當於一個半師的兵力和裝備，對戰日軍一個師團，而且先於日軍到達同古，構築好了防禦工事，是準備持久防禦的，等待後續的新編22師和96師入緬，然後與日軍決戰。
應該說，戴安瀾率領200師在同古的抵抗還是打得挺不錯的，雖然日軍渡過色當河，攻擊200師後背，但與軍部的聯繫並未被完全切斷，所以還是堅持作戰十多天，也沒有落下風。但在兵力配置和部署上，因為兵力不足，導致一些地方的防禦存在漏洞，導致日軍在攻擊一段時間之後，找到了破綻，200師的形勢開始惡化，這也是不能迴避的客觀事實。
本來蔣還要200師繼續在同古死守下去，但杜聿明認為已經沒有繼續堅守的必要了，因為後續部隊遲遲無法趕到，西線的英軍又不戰而退，第五軍側翼已經暴露，所以原定的同古會戰計劃已經無法實現，他命令剛趕到同古的新編22師掩護200師撤退，廖耀湘指揮部隊分成小股部隊，阻擊和遲滯日軍，交叉掩護，逐步撤退，也是比較經典的戰法。在功德林裡，劉帥特意讓廖耀湘寫過小部隊戰術，作為軍事學院的教材。
在200師開始後撤的時候，孫立人的新編38師也入緬了，正在向同古方向前進。西線的 英軍這時候正在撤退，大約7000人，日軍一個小部隊，大約一千多人，迂迴到英軍前面去了，先於英軍佔領了橋頭堡陣地，堵住了英軍的退路，英軍很慌，感覺自己被包圍了，軍長斯利姆馬上請求史迪威派兵增援，同時派人向孫立人求援。
孫立人還沒接到史迪威的命令，就直接命令劉放吾帶一個團去增援，其實那本來只是一小股日軍，又是遠離後方，物資已經十分缺乏，劉放吾帶著部隊趕到，一個側擊，日軍就主動撤退了，英軍被解救，這就是後來被吹上天的仁安羌之戰，其實並不算什麼特別激烈的戰鬥。不要說和200師同古血戰相比，和新編22師掩護撤退的戰鬥都沒法比。
就在這個時候，東南亞的日軍迅速北上，直插滇緬邊境，第六軍和六十六軍被輕鬆擊潰，滇緬交通斷絕，第五軍陷入日軍包圍，除了入緬較晚的96師相對比較順利的經緬北山區退回國內之外，杜聿明率領軍部直屬部隊和新編22師也向北撤退，200師隨後單獨行動，同樣是經過緬北山區，但在日軍的跟蹤追擊之下，損失慘重，後面只有200師殘部退回國內。
在被包圍之後，國軍統帥部命令杜聿明率領第五軍和新編三十八師退回國內，但史迪威主張跟隨英軍退入印度，實際上等於讓中國遠徵軍給英軍斷後，掩護英軍撤退，並幫助英軍穩定印緬邊境防線。所以杜聿明堅決反對，要求按照國軍統帥部的命令，直接退回國內，而孫立人則按照史迪威的命令，直接去了印度。之後，新編二十二師和第五軍軍部在野人山中被困，重慶又命令孫立人派人去搜索，將他們接到了印度。
在此過程中，國軍損失慘重。所謂十年青年十萬血，其實真正在同古與日軍作戰時的傷亡數量並不多，主要的傷亡都是在戰敗之後，回國路上遭到日軍追擊、側擊、偷襲，以及蚊蟲叮咬、引發流行病、物資缺乏等原因造成的，非戰鬥減員十分嚴重。尤其是第六軍和66軍，日軍剛到，就全軍潰散，倉皇逃竄，沿路還搶劫回國的華僑，如果不是宋希濂的71軍36師及時趕到，連怒江防線都要丟掉了，西南也就門戶大開了。
新編22師和新編38師退入印度之後，一開始在英帕爾，之後英國人害怕影響當地印度人，反對英國殖民統治，就將一個監獄改為軍營，讓遠徵軍去駐紮，也就是蘭姆伽基地，一邊訓練，一邊從國內空運人員補充，這就是後來的駐印軍。除了新編22師和新編38師之外，後來又陸續運來了14師、30師和50師，都是土木系的部隊。因為陳誠聽說要接收美援武器，就把他的嫡系部隊趕緊派過來了。
經過一段時間的訓練之後，1943年夏季，駐印軍開始反攻，一開始是新編22師和新編38師改編為新一軍，之後又加入了三個師，於是改編為新一軍和新六軍兩個軍，孫立人和廖耀湘分別任軍長，並且以此為主力，再配屬一部分美軍部隊，加上美軍提供空中支援，進行緬北反攻作戰，打到了滇緬邊境，和第二期遠徵軍會師，恢復了滇緬交通。
同時，駐紮在滇緬邊境的第二軍、第八軍、71軍、54軍、53軍等部隊，也在接收了美援武器裝備之後，編為兩個集團軍，也就是二十集團軍和十一集團軍，在1944下半年開始反攻，先後收復騰衝、龍陵等地，1945年初與駐印軍在密支那會師，這也是後來所說的第二期遠徵軍。在滇西反攻結束後，這些部隊改由陸軍總司令部指揮，後來又被調往東北，在解放戰爭中，一直在東北作戰，直到遼瀋戰役時被全部消滅。
到滇西反攻時期，因為國軍都已得到了美式裝備，戰鬥力已經大幅提高，而日軍這時候已經是強弩之末，物資緊缺，兵力緊張，但在反攻作戰中，國軍仍然傷亡慘重，比如在反攻騰衝時，日軍守軍只有一千多人，而國軍的傷亡卻達到了一萬多人。龍陵、松山等戰役中，國軍的表現也只能說很一般。當然，比起抗戰初期，還是大幅提高了。