1942年4月7日，日軍33師團為奪取仁安羌油田，並殲滅西線英軍主力，擬定的作戰計劃如下：
壹、荒木部隊：步兵團司令部、步兵213聯隊（缺第2大隊）、山炮兵33聯隊、工兵33聯隊主力、獨立速射炮第5中隊、衛生隊。沿伊洛瓦底江左岸前進，首先進攻仁安羌以南的馬圭。
二、原田部隊：步兵215聯隊（缺第3大隊）、輕裝甲車隊、獨立速射炮第11中隊，山炮兵第7中隊、獨立混成21旅團炮兵隊、壹個工兵中隊、野戰高射炮第51大隊的壹個中隊。掩護師團左側，牽制敵軍。
三、作間部隊：步兵214聯隊（缺第1大隊）、山炮兵第3大隊、壹個工兵小隊、衛生隊等。隱匿企圖，壹舉急襲攻占仁安羌，並斷敵退路。
四、師團直屬部隊：師團司令部、步兵214聯隊第1大隊、步兵215聯隊第3大隊。隨荒木部隊後方前進。
另有獨立工兵第26聯隊沿伊洛瓦底江躍進，隨時準備輸送兵力註1。 1942年4月13日英軍開始破壞仁安羌油田。英緬軍總司令亞歷山大上將請求中國軍隊接替西線英軍防務，以掩護英軍大規模撤退。14日下午，英緬軍第1師、英印軍第17師和裝甲第7旅放棄馬圭外圍防線，甩開行動遲緩的荒木部隊，沿公路向北“悠然撤退”。但是由於之前原田部隊的牽制，英軍未能發現作間部隊的穿插。1942年4月16日，英緬軍第1師首先到達仁安羌，英印軍第17師和裝甲第7旅集結在仁安羌以東的汪可丙、東敦枝以北至那卯地區註2。
15日中午，亞歷山大下令全面爆破仁安羌油田，並電告蔣介石請求中國部隊增援。因油田爆破直到16日中午才能完成，需要中國軍隊的協助註3。遠征軍司令長官羅卓英將軍應緬甸戰區總司令亞歷山大將軍請求，於14日、15日先後令新38師師長孫立人以壹團兵力（113團，團長劉放吾）移至巧克柏當支援英緬第1師；壹團兵力（112團，團長陳鳴人）移至納特莫克支援英緬第17師掩護第5軍右翼。註4。
1942年4月16日午夜，作間部隊推進到仁安羌以東，發現撤退的英軍壹部連同坦克已經撤到Pinchong河以北（右），但英緬軍第1師師部及師直屬部隊尚在南岸。17日淩晨，作間部隊兵分兩路展開奇襲。214聯隊步兵第3大隊（高延大隊），向北穿插，擊潰英緬軍第1師壹部，俘虜約80名，占領7公裏以外的凱敏，並封鎖Pinchong河大橋；作間部隊主力向東北角三岔路口突進，俘獲英緬軍約200名，切斷公路。根據英緬軍俘虜交代，英緬軍第1師主力尚在南方，未通過仁安羌註5。遠征軍參謀團團長林蔚1942年4月18日自臘戌致蔣介石電，判斷作間部隊主力為數百人註6。但根據日軍編制常識判斷，壹個步兵聯隊（缺壹個大隊）加上壹個山炮兵大隊，滿編應該為3000多人。 英緬軍總司令亞歷山大見國軍援軍僅壹團，請求增派部隊。17日蔣介石回電，同意增派新38師112團註7、8。
17日白天，作間部隊以聯隊直屬部隊和214聯隊第2大隊（杉浦大隊）占據仁安羌東、北、南（諸道路的會合點），作為主抵抗線。另將山炮兵第3大隊（中井大隊）配置於仁安羌村落中心三岔路口附近作為前方據點（如圖）。
Pinchong河北岸的英印軍13旅千余人在10輛坦克掩護下向高延大隊進攻，被擊退。17日黃昏後，高延大隊的夜襲請求被作間大佐駁回，並命令留下第9中隊掩護北側，大隊主力南進，入列山炮兵第3大隊，歸中井指揮註9。
同日，國軍112團抵達仁安羌外圍的那卯。頭天已抵達喬克巴黨的113團在團長劉放吾率領下，於黃昏乘車趕到Pinchong河北岸展開，午夜進入攻擊位置。 18日拂曉，113團2營在英軍輕戰車12輛及3門火炮支援下進攻北岸日軍。註10。至午後擊潰當面日軍，迫使第9中隊撤退到Pinchong河以南註11（壹說為高延大隊兩中隊註10）。3營隨即渡河追擊，試圖殲滅該部日軍，但為南（左）岸日軍（第9中隊）所阻註12。
同時，南面撤退而來的英緬軍第1師壹部（據日軍判斷，兵力約4000人，15輛坦克、大炮15門、至少300輛汽車）首先與中井部隊前方據點接觸，隨即向作間部隊主力發起攻擊，試圖突破仁安羌。但因仁安羌附近地形高低起伏交錯，且溝壑縱橫，極度不利於裝甲部隊作戰。英緬軍雖猛烈攻擊，但未能打通公路，直到黃昏停止攻擊註13。撤退途中的英緬軍第1師本來士氣低落，加之被日軍切斷退路和水源，雖有優勢兵力，但無力獨自打通退路，請求中國遠征軍繼續攻擊註14。
33師團收到截獲英緬軍第1師主力的消息後加速進軍，步兵214聯隊第1大隊（德重大隊）18日傍晚首先與中井部隊會師。其他部隊也預計於20日會師仁安羌壹帶，聚殲英緬軍。
18日黃昏，苦戰壹天後的作間大佐整理部隊，將所有部隊（包括前出的中井大隊和高延大隊，以及來增援的德重大隊）都集結於仁安羌東北角。此時仁安羌壹帶日軍總***只有214聯隊加山炮兵第3大隊，另外1個工兵小隊和衛生隊等等少量輔助部隊
19日拂曉，被困英緬軍再次集中全部火力，猛攻東北角，北面國軍也同時加強兵力發起攻擊。日軍以1個中隊增援北面渡口，另以德重大隊向側背突進逆襲註15。
應英方要求，新38師113團最後決定，以右翼1、3營為主攻，左翼2營為佯攻掩護。18日深夜113團1、3營在2營掩護下涉水偷渡，於淩晨在南岸展開。拂曉發起攻擊。1營、2營在英軍裝甲部隊和炮兵全力協同下，與英緬軍南北夾擊，攻入仁安羌核心油田區，英軍裝甲部隊也攻入三岔路口，10時占領油田山頂。3營與日軍增援部隊反復爭奪501高地，三得三失，於14時完全攻克501高地，3營營長張琦在戰鬥中犧牲。15時日軍向南退出仁安羌。兩軍在仁安羌以南形成對峙，仁安羌解圍戰結束註16、17。
根據遠征軍第壹路軍司令長官羅卓英和林蔚20日分別致蔣介石密電，19日戰鬥日軍傷亡500余，國軍傷亡百余，英軍傷亡不詳註18。據孫立人回憶錄，本次作戰第113團參戰人員1121人，陣亡204人，傷318人註19。另據邱中嶽，日軍傷亡千余，國軍傷亡522人註20。至於隨軍的孫克剛《緬甸蕩寇誌》和王楚英回憶錄等等所雲“日軍遺屍1200余具”註21、22，殊不可靠。
戰後，113團在仁安羌以南布防，師直屬隊和112團於19日黃昏到達Pinchong河北岸布防註23。日軍方面，荒木部隊和原田部隊分別於19日下午和20日淩晨到達仁安羌註24。20日上午113團在仁安羌以南與日軍增援部隊接觸。孫立人於20日下令，準備21日發起進攻，但英緬軍軍團長斯列姆轉來密函，告知第5軍已然轉進。孫立人被迫下令梯次掩護撤退。21日日軍第33師團占領仁安羌註25。 註1：日本防衛廳防衛研究所戰史室著，天津市政協編譯委員會譯：《緬甸作戰》（上），中華書局1987年2月第1版，91-92頁。
註2：張家德著：《中國抗日遠征史》第壹卷《保衛滇緬路》，雲南人民出版社，1994年6月第1版，302-304頁。
註3：同註2，305頁。
註4：舒宏艦：《解讀中緬印抗戰史上的仁安羌大捷》，《軍事史林》2011年第10期，第8頁。
註5：同註1，94頁。
註6：秦孝儀主編：《中華民國重要史料初編——對日抗戰時期》第二編《作戰經過》第三冊，中國國民黨中央委員會黨史委員會，1981年9月第1版，296頁
註7：同註4，219-220(8-2045、8-2046)頁。此處作15日。
註8：中國歷史第二檔案館：《抗日戰爭正面戰場》，江蘇古籍出版社，1987年第1版，1418頁。
註9：同註1，94-95頁。
註10：同註2，308頁。
註11：同註1，95頁。
註12：同註4，220(8-2046)頁。
註13：同註1，95頁。
註14：同註4，220(8-2046)頁。
註15：同註1，95-96頁。
註16：同註4，220-221(8-2046、8-2047)頁。
註17：同註2，310-311頁。
註18：同註6，296-297頁。
註19：郭汝瑰黃玉章主編：《中國抗日戰爭正面戰場作戰記》（下冊），江蘇人民出版社，2002年1月第1版，1130頁。
註20：同註2，311頁。
註21：孫克剛等著：《中國遠征軍在緬北》，雲南人民出版社，2002年1月第1版，12頁。
註22：王楚英：《揚威異域——仁安羌大捷親歷記》，《軍事歷史》2006年第8期，42-51頁。
註23：同註4，221(8-2047)頁。
註24：同註1，96頁。
註25：同註4，221(8-2047)頁。《緬甸作戰》作20日。
註26：同註2，314頁。
註27：同註19，1132-1133頁