首次远征
由于英国方面的阻挠，直到1942年2月中旬，中国远征军只有第6军的49、93师进入缅甸景东地区，其余各部仍在滇缅公路集结待命。此时由于缅甸战事吃紧，英国人却又急着要远征军入缅参战。2月16日，蒋中正下令先运送第5军入缅，以第200师为先头部队。3月7日，200师到达同古，3月16日，日军开始轰炸同古，此为远征军与日军第一次大规模接触。3月19日，200师首次与日军地面部队接触，由于缅甸交通线不断遭到日军的狂轰滥炸，再加上英方的消极延误，后续部队始终没有按原定计划到达同古，10余日后，200师伤亡达2000余人，内缺粮弹、外无援兵，并且还要面对4倍于己的敌军包围，杜聿明审时度势，下令200师于3月29日晚从同古以东突围。3月30日，日军进城后才发现同古是一个空城。在同古保卫战中，200师歼敌5000余人，重创日军第55师团。
随后中国远征军准备进行平满纳会战，然而，在西路方面，缅甸战场右路英军不断后撤，将中路平满纳地区的中国远征军右翼完全暴露给日军，东线方面由于中国军队兵力薄弱，阵地不断失守，第5军有被包围歼灭的危险。1942年4月18日凌晨，史迪威和罗卓英不得不下令放弃平满纳会战。
1942年4月14日凌晨，英缅军总司令亚历山大急电中国远征军司令长官部，请求解救被包围在仁安羌的英军。4月19日下午5时，在新38师师长孙立人、副师长齐学启和113团团长刘放吾的带领下收复了任安羌油田，解救了英军7000多人和被日军俘虏的英缅军官兵、美国传教士和新闻记者等500多人。消息传出，中、英、美三国轰动。1942年4月20日，史迪威和罗卓英轻信英方关于在仁安羌和乔克柏当之间有敌军3000余人的情报，命令第200师长途奔袭至乔克柏当。第200师到了乔克柏当后，发现没有日军，只有英军在新38师的掩护下撤退。而后又退回到棠吉，浪费了宝贵的3天时间，使日军抢先攻占了棠吉，4月23日下午，200师向棠吉发起攻击，经过激烈的战斗，于1942年4月25日18时占领棠吉。而在1942年4月24日，在日军猛烈攻势之下，第6军被迫放弃雷烈姆，日军随后从雷烈姆北进，此时防守腊戍已无意义，第200师遂于1942年4月26日放弃棠吉。
日军于4月26日逼近曼德勒，左翼的第6军在新30师西调后兵力不足，作战能力很弱，第66军增援不及，日军第56师团趁机猛攻东线远征军阵地，史迪威和罗卓英于4月27日下午17时下令放弃曼德勒，部队向北转移，但为时已晚，日军连续攻占棠吉、八莫、腊戍、密支那等地，切断了第5军的后路，并越过中缅边境，侵入中国云南滇西境内，攻占了畹町、龙陵等地，并于5月5日抵抗怒江西岸的惠通桥地区，中国远征军急调第71军入滇对日军实施反击;亦于5月5日，刚刚抵达怒江东岸的第36师及两个工兵连炸毁了惠通桥，将敌阻于怒江西岸，双方隔河对峙，这才阻止了日军继续向中国大西南的进一步扩张。
战略撤退
1942年4月29日拂晓，日军猛攻腊戍，第66军伤亡惨重，当天中午，日军占领腊戍，第66军各部退守新维。所谓曼德勒会战已经彻底成了泡影。此时撤退已经成了当务之急。
被困于缅北的远征军总司令部及下属第5军及第6军第30师于5月7日突出日军合围后，新22师、新30师在盟军中国战区参谋长史迪威中将和罗卓英的率领下，先后退入印度，长官部于5月24日抵达印度英帕尔地区。
东线方面，第6军于1942年4月24日被迫放弃雷列姆之后，且打且退，1942年5月12日，推到萨尔温江东面，随后撤回国内。
中线方面，第5军军部和所属的新22师、第96师主力于1942年4月26日黄昏由皎克西乘汽车、火车向曼德勒转移，于当天夜间十时全部到达。1942年5月1日全部撤至伊洛瓦底江以西以北地区，此后第五军直属部队、第200师、第96师、第66军的新38师徒步轮流掩护撤退，于5月7日突破日军合围。
1942年5月8日上午，日军攻占密支那，杜聿明按蒋中正7日的命令向国内撤退。因八莫、密支那等地已经被日军占领，部队只好越过铁路由西面绕道缅北密林回国，途中多次冲破日军阻击。1942年5月9日，由于在杰沙(又译为卡萨)发现日军，并且新38师先到杰沙掩护的只有一个团，而新38师、新22师主力至少需要一天半才可以从前线撤下，杜聿明认为日军有可能从南北包围将远征军歼灭，从而下令第93师在右翼掩护，并且在孟拱附近占领掩护阵地，同时命令各部队分路回国，自寻生路。
5月13日，部队在曼西破坏了所有重装备，徒步进入原始森林。新38师师长孙立人没有听从杜聿明的命令，向西撤往了印度英帕尔。新38师是第一次远征结束之后唯一一支保存建制的部队。
杜聿明率领第5军直属部队和新22师，离开密瓦公路改道向西北方向追去，翻越了没有人烟的“热带雨林野人山”地区，部队缺医少药，断粮达8天之久，一度迷失方向，历尽艰难困苦，很多人因为饥饿、疾病死去，还有一些人因为忍受不了折磨而自杀。后来，一架美国飞机在野人山上空发现了这支军队，盟军随后空投了电台、粮食、药品，辗转达两个月之久，使得这支军队终于走出了野人山，由于预定回国路线所经的中缅国境已有大量日军把守，这只部队最后还是改道去了印度。杜聿明所部最终于7月25日抵达印度雷多(亦翻译成列多)，沿途因饥饿和疾病死亡2000余人。
第200师结束东枝(也翻译成“棠吉”)战斗后，奉命向八莫、南坎方向转移。5月10日在途中与军补训处会合，并收容了第6军、第66军各一部失散人员。以后沿途突破敌人的封锁线，经南盘江、梅苗、南坎以西回国。1942年5月18日，第200师分兵两路通过细(胞)抹(谷)公路，前卫部队突然遭到伏击。激战一天，第二百师伤亡过半，才从东面山坡撕开一条缺口，残余官兵得以死里逃生。戴安澜在突围时被两颗机枪子弹击中胸部和腹部。1942年5月26日，戴安澜将军逝世。同时在这次战斗中，师参谋主任董干、第599团团长刘树人、第600团团长刘吉汉均失踪。部队由郑庭笈率领，经千辛万苦，于6月17日抵达腾冲附近，全师出国时是一个拥有1万余人的加强师，最终回到国内时仅剩2600余人，伤亡达75%以上。
第6军和第66军(欠新38师)在战斗中大部溃散，陆续分散回国。
第96师及炮工兵各一部经孟拱、孟关、葡萄、高黎贡山，于8月17日抵达云南剑川。
据战后统计，穿越野人山的部队有3万余人葬身原始森林，其中第5军新编第22师野战医院的护士刘桂英更是作为唯一健在的、走出野人山的5名女兵之一而闻名。
第一次远征失败之后，滇缅公路中断，10万远征军经血战只有4万余人安全撤离。日本既封锁了国际援华运输线，又打开了西攻印度的大门。原有的作战物资转而通过驼峰航线与中印公路输送。
远征军第一次入缅作战，出动103000人，伤亡56480人(绝大部分在胡康河谷野人山)。日军伤亡约45000人，英军伤亡1.3万余人。
