为防万一，马崇六将军又命令独立工兵二十四营转赴150公里以外的澜沧江，做好爆破功果桥的准备。
在重庆的蒋介石也慌了手脚。原来，在从昆明到畹町1000多公里的交通线和国境线上，除了一个没有什么战斗力的云南地方部队的旅之外，就只布置了一个宪兵团、一个工兵团和一个化学兵营，而这些都不是作战部队，能够使用的只有驻昆明的第十一集团军。
4日深夜，国民政府军事委员会电令第十一集团军总司令兼昆明防守司令宋希濂，速派部队赶赴怒江阻击进犯之敌。然而，这个时候的第十一集团军也是捉襟见肘，其所属的两个军中，第六十六军已在缅甸被日军打垮，第七十一军则还在由川康入滇的运输途中，昆明附近只有两个新成立的师，战斗力薄弱，而且距保山还有四五天的路程，一时远水解不了近渴。
在这个紧急关头，幸好从西康入滇的第三十六师的先头部队，已到达滇西的祥云。这个部队，是宋希濂的基本队伍，战斗力较强。5日下午，正当怒江阻击战危急万分之时，李志鹏师长率领的第三十六师先头部队第一○六团的两个连，终于赶到了惠通桥东端附近，他们迅即占领了一个高地，向敌军猛烈开火。不久，一○六团的主力陆续到达，加入战斗。日军在仰攻的不利条件下，颇有伤亡。双方激战到深夜，三十六师已完全控制桥头公路两侧高地，但敌军仍有四五百人在顽强抵抗。
次日，第三十六师的另外两个团也陆续赶到，对敌展开三面围攻。但是敌人在西岸炮兵的支援下，退缩到海婆山凭险据守，两军展开激烈的阵地攻防战，一时难分胜负。
地空阻截
在地面激战的同时，陈纳德以焦虑的心情关注着日军在怒江峡谷的行动。6日，他的飞行员报告说，更多的日军部队相继抵达怒江边，包括装甲兵和炮兵，日军的车辆一辆接一辆地停在公路上，等候他们的工程人员前来架设浮桥。次日，或者再过一天，日本人就可能渡过怒江，向昆明进发。
5月6日，陈纳德致电宋美龄，特请攻击萨尔温江（怒江）与龙陵市之间的目标。7日，宋美龄复电：命志愿队的所有兵力袭击在萨尔温江（怒江）与龙陵之间的卡车和船只。
陈纳德接到复电后，深感形势危急，急令全体志愿队员做好攻击准备。之后，他致电中国空军总指挥部总指挥毛邦初将军，他需要中国空军的轰炸机来协助完成这项艰巨使命。毛邦初立即调集了中国空军所有的轰炸机，包括昆明航校用作教练的鹰一Ⅲ式教练机，划归陈纳德指挥。
5月7日，飞虎队派出了4架P-40E小鹰式俯冲轰炸机，还有担任护航任务的4架P-40B型飞机。以特克斯·希尔为首的4架俯冲轰炸机首先向峡谷的顶部投下了巨型苏式炸弹。当灰尘落定时，公路上的日本兵惊恐地发现：他们的退路已被截断了，山坡上面的公路变成了一个大型堆石场，没有几个小时的清除是过不去的。
随后，特克斯·希尔和他的战友们，一次又一次地沿着蜿蜒的公路来回俯冲攻击，朝着任何还在挣扎的敌人发射一排排机枪子弹。当他们的炸弹和机枪子弹用尽之后，他们又把在高空护航的4架飞机叫过来再次上演同样的好戏，直到子弹全部打光。
弹药用完之后，飞行员们回到云南驿机场，重新加油，补充弹药，然后再飞到惠通桥实施新一轮攻击。这次，飞行员们还带上了燃烧弹。峡谷里的日本人见飞虎队又飞了回来，顿时乱作一团，但他们已无路可逃。成百上千的日本人在汽油的火舌、弹药的爆炸和燃烧着的装甲车及卡车的烈焰中丧生。
在以后的4天里，飞虎队集中所有力量在怒江峡谷和直至缅甸边界的滇缅公路上作战，不但攻击所能找到的日军，还炸毁沿路所有可能给日军提供掩护或物资的村庄。中国空军司令周至柔将军也派出自己的轰炸机配合飞虎队作战。有一次，一群“飞虎”遇上日军的一个运输队，开火后至少给敌人留下50个熊熊燃烧的火球。
在怒江东岸的地面，战斗也进入了尾声，经过两天激战，中国军队已经把日军压缩到江畔一隅。8日上午8时，由宋希濂将军亲自指挥，第三十六师在飞机和炮火掩护下，向残敌发起三面进攻。经过激战，除有数十名敌人乘上橡皮船逃回西岸外，其余渡江之敌至此全部被消灭。
惠通桥阻击战的胜利，粉碎了日军沿滇缅公路向东突进，直驱昆明的行动，稳定了滇西南乃至整个大西南的战局，确保了中国抗战大后方的安全。
由于有飞虎队的空袭威胁，日军再也没敢重新进行强渡怒江的尝试，怒江成了日本人不可逾越的天堑。僵持局面一直持续了两年，直到1944年，中国远征军渡过怒江，发起滇西大反攻为止。