残酷的巷战开始了。8月23日，第二十集团军司令部接到前线战报：3天时间里，远征军官兵在腾冲城西仅仅推进了15米，城东只推进了10米。面对几乎无处不在的日军狙击手，中国军队不得不躲进房屋，与日军隔墙对峙，并用美式火箭筒与手榴弹，将日军据守的建筑逐个摧毁。
蒋自芳提及一个细节：“一个日本人，我们打到了他的脚一枪，他招了招手，意思是把他打死，我们这边就不打，看他怎么办。他就掏出手榴弹来，把引信一拉，炸了以后就滚下去了。”
尹龙举感叹：“打到最后，日本人还是死不投降，他们的精神就是要为天皇效命。后来他们把电话、电报机全部砸碎，在那儿唱国歌，然后再冲出来。”
收复腾冲，仅俘53人9月14日10点，日军据守的最后一处房屋被炸毁。中国远征军以9000多名官兵英勇捐躯的代价，收复了已成一片废墟的腾冲。这是抗战爆发后中国军队收复的第一座日军设防城市。
日军腾冲守备队3000余人最终被全歼，连同随军慰安妇在内，仅有53人被俘。老兵张体留记得，打扫战场时，“从拐角楼跑出5个日本人投降，过来的那日本人还写字，写什么‘大日本’，后来打了他两个耳光，就不敢再写‘大日本’，又写他当兵三年，他家里面还有什么人，还拿出相片来，上面有他老爹、老妈、媳妇，还有个年纪很小的女儿。说老实话，当时年轻，看到日本人来投降，眼睛已经打红了，因为家乡人被打死太多了，战友也被打死太多了，也就管不了那么多了，就一排冲锋枪把他们都打死了。”
在困守腾冲的日军当中，有一个特殊群体——家乡沦陷13年、被日军胁迫来的中国东北人。老兵邵曰校说：“敌人有些兵说：‘我们是东北的，我们是中国人，是被逼着来的，我们当初被抓来，是10家保1个，如果打仗的时候我们跑掉了，那么这10家人就死光了’，讲得很可怜。”
超度亡者，建国殇墓园时为腾冲和顺乡村民的李坤拔忘不了战后腾冲城的惨状，“攻完城三天以后就让老百姓参观。真的是战场，非常惨，腿挂在树上，手挂在墙上，底下全部是血，真让人害怕。我记得有一个四川人，他在棺材里头骂，我就跑去问我父亲，他为什么要骂。我父亲告诉我，他还没死，就把他放进棺材里，美国人检查过了，他全身都烂了，没有办法医了，只是心脏还在动……”
“所有在城里边死了的日本人，挖了一个坑，全都埋在里边。解放以后，农民还去挖那些骨头土来做肥料。”老兵李会映回忆，“在和顺开追悼会的时候，师长说，我们预备二师上火线时是一万多人，现在只有七八百人，那么多的人去哪里了？才说完就哭了。全场的那些机关单位人员、学校的老师学生全都哭了。”
李会映讲了一个带点奇幻色彩的故事：“打完仗，晚上的时候，只听见这些亡兵——日本兵，中国兵——在街上走，数一二三，闹得不得了，吓得老百姓不敢出来。腾冲人说要超度他们，让他们不要再吵下去了，所以就建了国殇墓园。”
1944年9月中旬的一天，第五军第二○○师接到了一项紧急调令：攻打龙陵。
