１９４４年５月， ７１军受命参加滇西反攻，主攻龙陵。副军长陈明仁率大军绕过松山，出敌不意，一举攻占龙陵和松山间的联络点——镇安街，切断缅滇公路，进围松山。中国军队从６月４日开始进攻，至９月７日克复，血战３个月零３天，其间大规模战斗十次，故名「十战松山」。这是一场毅力的较量。其间，因松山久攻不克，蒋介石大为震怒，要求必须于９月１８日国耻日前拿下松山，否则军、师长都要以「贻误戎机南京悠悠校花门」领罪。日军从腾冲方向调来援兵，７１军之８７师作战不力，师长张少勋陈雕龙丧失信心，打电话给集团军司令宋希濂请求后退。
陈明仁知道后警告道：「７１军归我指挥，师长不能直接报告总司令，总司令也不能直接处理这个问题。」张少勋精神崩溃，只得提枪自杀。张少勋自杀未死，陈明仁知道后又杀气腾腾地对宋希濂说：「自杀而不死，是为了逃避责任，我一定要枪毙他。」宋希濂也为之胆寒。此后，陈明仁另选师长，重新调整部署，和友军一道继续猛攻松山，最终全歼松山守敌和龙陵外围之敌，号称「战争之花」的日军指挥官松井旅团长只得剖腹自杀。松山既下，龙陵已成孤城，陈明仁又挑选精兵组成敢死队突入城内，经过七天七夜巷战，守敌２０００余人大部被歼灭，小股逃入原始森林后，亦被陈派兵追歼。随军观战的美国联络组组长称：「中国军队吃苦耐劳精神和作战勇敢，都是世界少有的。」
回龙山战役
松山收复后，碌碌无为的军长钟斌卷起铺盖儿走路，陈明仁接任军长。１９４５年１月，中国军队重兵围攻中缅边境重镇畹町制高点——回龙山，邱清泉的２００师及其他部队轮番攻击，纷纷败下阵来。久攻不克，盟军扬言要放弃对国军的空军支援，远征军司令卫立煌请陈明仁挂帅。陈明仁向卫立煌和盟军将领立下军令状：「我的部队明天到达，后天接防，第三天攻下。」三天后，在国内外大批观战将领的众目睽睽之下，陈明仁统一指挥盟军所有参战空军、陆军进攻回龙山，如期将军旗插上回龙山主峰。
回龙山之役是远征军滇西反攻以来最畅快淋漓的一次攻坚战，美国人称之为「一部军事指挥艺术的杰作」，陈明仁也被美军誉为「杰出的中国名将。」