纵队紧追不舍，直趋孟关。
孟关位于胡冈河谷要冲，日军第十八师团在这里聚集了7个步兵大队、两个炮兵大队、一个重炮兵大队和一个战防炮大队，打算依靠防御工事和驻印军打一场持久战。长期以来，英国人和蒋介石在****缅北问题上推诿扯皮，一直没有达成一致意见，而史迪威是个急性子，他决定依靠中国驻印军和美军第5307团包围歼灭孟关的日军，然后一举拿下孟拱、密支那、八莫，在雨季（5月份）来临之前收复缅北！
驻印军完全具备攻克孟关的实力，但是史迪威觉得仅仅把孟关的日军击退不够解恨，他想给日军来一个致命性打击，彻底消灭这里的日军。于是，他命令新22师做出正面进攻孟关之势（第64团、第66团已加入作战），而新38师则向东进行远距离迂回，直趋孟关以南，打算切断日军退路予以围歼。为了便于指挥，史迪威把驻印军战斗指挥所搬到了太白家，新38师第114团被留下来保护指挥所，而美军第5307团则沿着新38师的前进路线向孟关以南的瓦鲁班迂回。
孟关，十余个大队的日军面临灭顶之灾。第十八师团师团长田中新一非常警觉，没有被新22师的正面进攻所迷惑，他觉得中国军队有可能从孟关东侧的丛林中迂回过来，所以他把第五十六联队第二大队派往孟关东侧的预设阵地。然而，田中新一虽然想到了驻印军可能采取迂回战术，但是却没想到驻印军迂回部队的规模竟然高达一个师。3月3日，新38师第113团杀到，日军的一个大队顷刻间即被击溃，纷纷向后逃窜，来不及逃跑的一些人只得举手投降。
新38师突破日军防线后继续向南迂回，然而就在这个时候，美军第5307团拖了他们的后腿。原来，当新38师与日军第五十六联队第二大队交战时，同样担任迂回任务的美军5307团趁机进入瓦鲁班，田中新一大惊，他立即命令第五十六联队主力前往攻击。结果，美军第5307团被日军围在了瓦鲁班，断水断粮已达48小时！能够挽救他们的只有新38师的两个团，于是新38师立即调头回援，与日军展开激战，美军第5307团损失较大，遂撤向后方休整。
与此同时，从正面进攻孟关的新22师接连突破日军防线，他们沿着公路追击日军溃兵，最终于3月5日攻占孟关。同一天，英军钦迪特突击队乘坐的滑翔机在孟拱西南100多公里处的杰沙附近降落，突击队员们立即着手修建简易机场，紧接着，大量运输机在机场强行降落，带了了更多的突击队员。一周后，钦迪特突击队的兵力已超过9，000人，他们迅速切断了第十八师团从现地通往曼德勒的补给线。
日军第十八师团陷入了绝境。北方，驻印军新22师正从孟关南下；南方，新38师的两个团死死挡住日军退路，连续数次打退日军的疯狂冲击；再往南，钦迪特突击队切断了日军的交通补给线。如果没有意外的话，第十八师团将要葬送在瓦鲁班，彻底成为历史。然而，田中新一不是一般的人物，他早在开战之前就让工兵部队在丛林中开辟了两条秘密通道，如今这两条密道终于派上了用场。3月9日，日军向密道仓惶撤退，然而驻印军紧追不舍，对溃败的日军予以重创。
此战，驻印军毙敌1，000余人，伤敌数千人，获得瓦鲁班大捷。在整个胡冈河谷之战中，仅新38师给日军第十八师团造成的伤亡就高达8，200人。第十八师团每个步兵中队仅剩50人左右，伤亡达3/4，由于逃得过于匆忙，连师团长的官印都留给了驻印军，“简直惨极了”。