1942年初，应美国和英国的一再要求，中国政府组建中国远征军。同年3月，戴安澜率所部万余人作为中国远征军的先头部队，赴缅参战。
第5军装甲兵团为保护战车寿命和军事秘密，所有战车均用汽车载运，但当时的汽车载重量一般只有4吨以下，且从昆明到畹町的一些桥梁负荷量不到10吨，只有“菲亚特”、“雷诺”战车抵达前线参战，T-26战车只能分拆成3辆车运输，因此没有来得及运抵前线。
1942年2月19日拂晓，当最后一批英缅败兵通过东瓜附近的皮尤河大桥，中国远征军第200师先遣营刚好赶到大桥北岸，与日军前锋部队相遇，远征军配属给200师的骑兵团装甲车也向日军发起冲击。3小时之后，先遣营向师长戴安澜发来首战告捷的捷报：击退日军一个大队，歼灭一小队。
局部胜利对战局并没有产生重大影响。对于戴安澜的第200师来说，面临的战场形势十分不利：仰光陷落，缅甸国门洞开，日军长驱直入，英军一触即溃。
战前，军内高层对200师能否在东瓜坚守一到两周，颇有疑问。戴安澜立下军令状：“此次远征，系唐明以来扬威国外之盛举，戴某虽战至一兵一卒，也必定挫敌凶焰，固守东瓜。”
东瓜是南缅平原上一座小城，又译作“同古”，人口11万，距仰光260公里，扼公路、铁路和水路要冲，城北还有一座永克冈军用机场，战略地位十分重要。著名的东瓜大战就在这里拉开了序幕。
东瓜正面之敌为日军第55师团，西路为33师团。另有两个增援的主力师团正从海路赶往仰光登陆。
戴安澜在战前宣布：
“本师长立遗嘱在先：如果师长战死，以副师长代之，副师长战死，参谋长代之，团长战死，营长代之……以此类推，各级皆然。”
1942年3月20日，戴安澜指挥第200师与日军第55师团在东瓜城外发生激战。
在东瓜城外竟遭到缅战以来最为猛烈的抵抗，实出日军意料之外。一连三天，第55师团第143、第144两联队伤亡惨重，攻击已呈疲软势头，不得不调另外两个联队投入战斗。
日军空军每天从仰光机场出动百余架次飞机对东瓜进行狂轰滥炸，投掷燃烧弹、毒气弹无数。但是第200师的防线仍然没有被突破，城内中国守军始终没有动摇或败退的迹象。
24日下午2时，日军又把缅甸败类昂山将军手下的所谓“缅甸独立义勇军”调集过来，为日军助战，加入了对第200师进攻的行列。日军在缅甸奸细的带领下经小路迂回到城北，与正在破坏铁路的工兵团猝然遭遇。日军一个冲锋就打垮了工兵团，而后进袭机场。
机场守军进行了英勇的抵抗，终因寡不敌众，残部退回城里。日军占领机场，切断第200师退路，把东瓜城团团包围起来。
永克冈机场失守，工兵团李树正团长被军法处判处枪决，就地执行。
东瓜战场的戴安澜第200师的将士，在强敌面前表现了罕见的战斗勇气和高度的牺牲精神。他们凭借简陋的工事和武器，始终拒敌于城外。城市被夷为平地，阵地断粮断水，每天都有肉搏战发生，每天都有官兵拉响手榴弹与敌人同归于尽。
敌人恼羞成怒，竟向城内发射糜烂性芥子毒气弹百发。所幸适逢旱季，毒气多被季风吹散，中毒者十余人。
入夜，日军偷袭戴安澜的指挥部。激战通宵，通讯联络一度中断。戴师长亲自掌握一挺机枪与日军战斗。拂晓援兵到，方告脱险。至29日，日军攻势渐呈衰竭，前线阵地出现少有的平静气氛。
正在这时，在缅甸的英国军队在尚未通知友军的情况下，仓皇撤退，把戴安澜部的侧翼暴露给日军，而日军增援部队第56师团已经星夜兼程赶到东瓜！
戴安澜紧急之中，给杜聿明发电：
杜军长副司令长官台鉴：
敌与我接触战自十九日，激战至二十八日，凡十余日矣。我已濒弹尽粮绝之境，官兵两日无以果腹，仍固守同古铁路以东阵地……自交战之初，敌势之猛，前所未有，尤以二十四日至今，敌机更不断轰炸，掩护其战车纵横，且炮兵使用大量毒气弹，昼夜轮番向我阵地进攻……援兵不至，我虽欲与同古城共存亡，然难遏倭寇之凶焰……何益之有？
日军第56师团是一支主力部队，于29日晚投入对东瓜的进攻。
3月30日，日军在坦克、装甲车掩护下突入东瓜城内，并从南北两面将第200师分割开来；另一部日军占领锡塘河以东阵地，掐断了200师往东突围的最后一线希望。
戴安澜亲自指挥部队在城内各交通要道修好坚固的堡垒，轻重武器构成交叉火力网，打退日军进攻。他和参谋、后勤人员也拿起武器，参加战斗。
当日下午，日军再次逼近师指挥部，戴师长指挥特务连与之激战，傍晚始将其击退。
当日傍晚，杜聿明命新22师的两个团，配属3个战车连，向包围东瓜的日军进行攻击，救援戴安澜部突围。3月28日，在战车的配合下，中国远征军一举拿下南阳车站四周及部分建筑物，并摧毁日军炮兵阵地。3月29日，戴安澜率200师趁势突围。这一天夜里，枪炮声彻夜不息，双方在黑暗中混战。战到次日凌晨，中国守军大部分渡过锡塘河，跳出日军包围圈。
至此，东瓜保卫战终于以中国军队主动撤退宣告结束。此役戴安澜率200师孤军奋战，毙伤日军5000余人，掩护了英军的撤退，取得了出国参战的首次胜利。
东瓜保卫战，日军只获得一座空城。撤退前，戴安澜命令步兵指挥官郑庭笈对日军实施佯攻，撤退后仍留少数部队牵制日军。最后牵制日军的小部队也安全渡河，全师而归。
东瓜保卫战展示了戴安澜的指挥能力，中国远征军既然不能适时集中主力与日军决战，那么予日军一定打击之后，主动放弃东瓜，保持战力，是合乎战略、战术原则的。
东瓜保卫战也为戴安澜在盟军中赢得了声誉。美国军方认为，东瓜保卫战是“所有缅甸保卫战所坚持的最长的防卫行动，并为该师和他的指挥官赢得了巨大的荣誉”。英国的《泰晤士报》称：“东瓜之命运如何，姑且不论。但被围守军，以寡敌众与其英勇作战之经过，实使中国军队光荣簿中增一新页。”
国内的舆论也对戴安澜赞誉有加，重庆的报纸称东瓜保卫战“无论在中国抗战史或世界大战史均有其不朽的价值”。蒋介石顿觉脸上有光，宣称此次战役是“中国军队的黄埔精神战胜了日军的武士道精神”。
4月24日，戴安澜所部在奉命收复棠吉的战斗中，他亲临前线指挥，战斗异常激烈，随从副官受伤，一名卫士牺牲。战至午夜，棠吉被攻克。捷报传来，不仅给中国远征军以极大的鼓舞，而且也使东线战局的转危为安有了希望。戴安澜的名字再次出现在中国、美国和英国的各家报纸上。
