1943年7月，因中国远征军赴缅甸作战失利，滇西大片国土沦陷于侵华日军之手，国际援华抗战物资进入中国的唯一信道滇缅公路被日军切断。卫立煌临危受命，担任了中国远征军的司令，奔赴云南接替陈诚。全权指挥由第11集团军、第20集团军两支野战部队及相关支持部队，共计20余万人的中国远征军，开展了轰轰烈烈的滇西抗战。
日军听闻这一情报后，立即派出了以铁腕闻名的日军大将寺内寿一为日军滇缅战区的总司令，用以和卫立煌相匹敌。卫立煌上任后的第一件事就是将远征军司令长官部从昆明推进到距怒江前线不到50公里的保山县马王屯，以便就近了解前线敌情并指挥部队。
不但如此，他还命令下属各集团军以及各军、师、团都依法效仿，将司令部或指挥所逐次迁移。除此之外，卫立煌还积极争取美国盟军总指挥史迪威将军的支持，从印度调来大批有经验的美军教官，按照实战需要开展大规模战前训练。
要打通滇缅公路，收复被日军占据的腾冲、龙陵、芒市、畹町等战略要地，首先必须渡过怒江，消灭松山固守之敌。1944年5月渡江战役拉开序幕，卫立煌首先将号称“活动要塞”的炮兵第十团调入阵地，任务是破坏敌方阵线，掩护大军渡江，卫立煌亲赴前线指挥五个军。经过周密的计划，卫立煌指挥中国远征军强渡怒江，并创造了只有一名士兵不慎落水身亡的军事奇迹。
中国远征军成功渡过怒江后，于1944年6月4日进攻位于龙陵县腊勐乡的松山。此战在抗战历史上被称为松山战役。松山主峰海拔2267米，由20多个大小山头组成。东临怒江，西连龙陵。松山之中有日军数万之众，盘踞在崇山峻岭之间。卫立煌下令一面以工兵山炮、榴弹炮配合空军轮番轰炸，一面以工兵从惠通桥下挖坑道掘径前进，直到敌阵地前沿，短兵相接，充分发挥火焰喷射器的威力。再从坑道下面用7吨炸药炸毁敌堡，于9月7日成功收复松山。
松山战役历时95天，中国远征军官兵阵亡了八千余人，而日本守军则全部战死，没有一人被俘或者投降。松山犹如一座高耸的抗战纪念碑，永远屹立于怒江之畔。它险峻的身姿向世人昭示：“犯华夏者，虽悍必诛。”
松山战役的胜利，不仅大大增长了中国军民对抗日胜利的信心，还打破了滇西战役僵局，拔下滇缅公路上最硬的钉子，为最终打通公路奠定了基础，拉开了中国抗战大反攻序幕。