根据相良俊辅在《菊与龙》一书中的记载，这三个大队的到来，为日军增加了2000人的兵力。而5月30日，日军第56师团奉命增援的部队，也在该师团步兵（旅）团指挥官水上源藏少将指挥下入城。这支部队本来应该包括一个步兵大队和一个炮兵中队，但由于云南方面中国军队的反攻已经开始，第56师团兵力严重不足，只好扣留了大部分其中本来准备加入增援部队的步兵。最终，水上少将率领打了折扣的援军约400名官兵加入战局。
日军不断增兵，在密支那的战斗呈现出胶着状态。日军第114联队副官平井郁郎大尉在《密支那八十天的攻防战》中提到，中国远征军在对密支那的攻击中有一个失误，那就是按照美军守卫机场的常规，空运了大量毫无用处的高射炮到密支那机场，而没有运送战车。在胡康河谷战斗中，中国装甲部队给日军造成了巨大损失，第114联队因此将联队炮中队和大部分反战车武器送往胡康前线，在密支那几乎没有可以抵抗装甲部队的装备。密支那周围一片平原，如果中国军队投入坦克部队，日军的防线大约早就崩溃了。
不过，平井这个指责也有些失之片面。当时在缅甸的美军运输机部队，没有飞机能够在雨季的潮湿空气中，携带M-3谢尔曼坦克飞到密支那；而即便把战车运到前线，从地面进军的装甲部队则必须面临丛林中泥潭和山洪的双重考验。
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密支那附近的中国炮兵战士
最后，日军统计密支那失守时的损失，是阵亡接近3000人，只有约800名伤员沿伊洛瓦底江乘竹筏顺水漂流试图撤退，结果很多人落水失踪，或被岸上的中国远征军部队击毙，只有一半突围成功。日军统计的伤亡总数，刚巧和其在密支那的总兵力，除去那15个独立单位一千余人的数字相符。这15个单位的日军，在战斗中也基本“玉碎”。实际上密支那作战中，还应该计入日军增援部队的伤亡，那此战日军总的损失当在五千之上。中美联合部队伤亡六千余人，但大部分是伤员，阵亡者要比日军少得多。
综上所述，密支那守军总计达到了四个大队，加上分属不同部门的杂兵共有5000人的兵力。日军投入如此重兵据守此地，说明了密支那的地位，也说明了密支那会战的惨烈。这和史迪威等中美方将领最初对日军兵力的判断是完全不符的。所以中国远征军虽然拥有火力优势，但最初兵力上并不能完全将对手压倒，而后勤也因为雨季的到来变成瓶颈。加上密支那日军经营已久，有着坚固的筑垒工事，这场奇袭就演变成了一场旷日持久的攻坚战。
其实，有一个话题是很多远征军将领讳莫如深的。那就是中国军队并非没有轻取密支那的机会。当5月17日空降密支那成功时，守卫机场的日军第3航空师团地面勤务部队被全歼，当时城内守军由于单位不统一，丸山大佐手中能够调动的兵力只有三百余名。如果这时乘势攻入密支那，守敌根本来不及等到增援部队，就会被歼灭，密支那会战将完全是另一种样子。盟军方面为何没能抓住这个机会呢？是谁贻误了战机？
平井郁郎描述了发生在5月18日上午的一幕。上午8点，盟军战斗机开始对日军阵地和密支那街道进行扫射攻击。上午10点，负责警戒城南的通信中队哨兵报告中国军队正向北攻击前进。日军城防司令部搜罗兵力，勉强派出一支由重机枪、轻机枪、掷弹筒分队组成的混成部队，加上联队修械部长末少尉率领的传令班，由友清中尉指挥，增援通信中队。
日军在一条干堌的河堤上布防，却发现了令人惊讶的情景。
只见大约两个营的中国军队并未展开战斗队形，而是分成两路纵队，吹着喇叭开始向城中开进。在部队先头，可以看到指挥官、军旗和鼓乐队的影子。
对这支奇怪的中国军队，日军立即开始射击。遭到突然袭击的中国军队大乱，丢下阵亡人员的尸体开始后退，大量武器装备被日军缴获。这一战，让日军被中国远征军空降奇袭打掉的士气重新回到了部队中。
根据推测，平井所描述的可能是17日空降到密支那的新30师第89团一部，他们是在误信梅支队已经攻占密支那的信息而遭到无妄之灾的。梅支队参加攻占机场后，曾派出一支部队于17日夜间向密支那发动袭击。由于通讯不畅而密支那方向一片平静，第89团显然误以为这支部队已经攻占密支那。无奈的是，这支梅支队的部队并没有到达密支那，而是在黑夜的丛林里走错了方向。第89团遭到袭击的时候，这支部队还在城西一公里的斯塔布尔村寻找道路。
这体现了密支那战场上中美部队缺乏协调的弱点。同样的问题发生在第二天5月19日，刚刚空运到密支那的第50师第150团的身上，而且表现得更加严重。第50师是远征军新编成的部队，下属的三个团中，第149团已经与新22师一起，在胡康河谷参战，接受了激烈战火的洗礼，有了实战经验。但是，第150团一直在战线后方掩护修筑中印公路的工兵，密支那是其在缅甸的第一次战斗，也就是说，跟老牌驻印军部队，比如新38师和新22师相比，在兵员质量和军官素质上，第150团还有很大差距。
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中国远征军的乐队。密支那战斗中，中国军队曾用乐队吹吹打打，结果遭到日军集中火力打击。
起初，第150团打得还算不错。19日晨，第150团以主力从南郊向市区进攻，第一营沿江岸丛林向东朝伊洛瓦底江河曲前进，为另外两个营打掩护。第二、第三两营向北进攻，在火车站与守卫在那里的日军宪兵队交手。日方形容该部隐藏在丛林中，沿着伊洛瓦底江畔的橡胶林渗透到日军后方，令日军猝不及防。初次交锋，第150团打得中规中矩，几乎全部歼灭日军宪兵队和宪兵队指挥的伪缅军部队，占领了火车站，使日军在密支那的单位少了一个。日军宪兵队长只身逃脱，跑到司令部报告求救。但这时，第150团部队犯了一个致命的错误，他们没有从火车站继续向前发展，而是就地停了下来。第150团一个多月前才加入驻印军的行列，训练时间较短，还不能算是一支职业军人组成的部队，也没有在现代战场条件下作战的经验。只是由于史迪威在胡康—孟拱河谷之外，再开辟密支那战线，不免在兵员上捉襟见肘，所以没有战斗经验的第150团也被安排挑了重担。
日军在密支那火车站设有被服仓库。那些刚刚从国内的苦难生活里解脱出来的第150团士兵，依旧带着浓厚的小农意识，他们在车站仓库里堆积的日本军用物资前看花了眼，忘记了打仗。他们把枪架起来，忙着到处去搜寻发财的机会，大群士兵在仓库和房舍中进进出出，兴高采烈地抱着各种财物跑来跑去，如同在家里赶集的时光。更令人不可思议的是，这支部队连哨兵都没有放，麻痹大意的各级主官自觉不自觉地给部队放了羊。从早上到下午三点，他们没有前进一步，甚至有人跑到车站附近搜索新的物资。
这实在是当时中国国民党军队劣根性一面的充分体现。
接到日军宪兵队长的报告，丸山房安大佐因为兵力不足，只能把昨天刚刚调到通信中队阵地上的友清中尉那支部队调回来，增加第五中队一个小队，前往迎击。其中第114联队的情报主任八江正吉中尉，带着六名侦察兵作为斥候走在前面。这一小股日军本来预计要面对强大的对手，谁知在战场上看到的却是第150团的自我瓦解。如此良机岂能白白放过，八江中尉不顾兵力悬殊，立即率领部下发起袭击。
仅仅七名日军，就给第150团毫无准备的部队造成了极大的混乱。八江带领几名日军跳入一个炮弹坑中，向四面射击。混乱的第150团官兵，突破缅北的鹰中日史料对照下的中国驻印军归国之战要么四散奔跑，要么自相混战，狼狈不堪。日军主力赶到后，双方的战斗几乎变成一场屠杀。第150团上千人马乱作一团，官兵们扔下战友的尸体到处藏匿，不少单位整班整排的枪架在那里，人却都不见了。而后方看到战斗情景后，立即开炮射击，试图援助第150团，却把大量炮弹打到第150团正在后退的部队头上。
第150团后来将这种误击归结为找不到美国联络官，所以炮击一直不停，中国步兵不得不在双方的弹雨下和日军战斗。但根据赶到战场的平井郁郎的观察，之所以会发生如此误杀，是因为第150团的中国士兵当时很多人在日军被服仓库中，找到了为日本陆军夏季军服配发的防暑遮阳帽，戴着日军帽子的中国军队在撤退时被友军误认，所以遭到了自己人的炮火。直到炮兵终于弄清这是一场误会停止了炮击，那些心有余悸的第150团步兵还是寸步不敢移动，只是不停向四周盲目开火。实际上，日军早在炮击开始时就退出了战斗，只是看着中国人各个部队自己对射。到了晚上，几乎耗光弹药的第150团才渐渐停止了这台独角戏，但这场乌龙造成了巨大的损失，真正的战斗还没有开始，第150团已经死伤惨重，数百名士兵血肉飞溅，第二营营长郭文干不幸殉职。
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密支那附近的中国炮兵在射击，他们的弹药补充是当时一大问题。
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美国教官培训士兵
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中国通信兵在训练中
真是丢人丢到家了。让中国军队挽回面子的是，第150团混乱的溃败，让丸山大佐也出现了判断错误。这位受到胜利鼓舞的大佐20日下令组织部队夺回机场。21日这天，数百名日军挺着刺刀向机场前进，这支混成编队包括第148联队第一大队已经入城的第三中队（中队长筱原中尉），第114联队第一中队主力，第114联队本部预备队松川小队，（日军仅存的机动部队）。结果证明这是一次轻率的反冲击，日军遭遇到弹雨般的猛烈自动火器，筱原中尉战死，松川小队被全歼，日军被重新压回城里，并损失了大部分机动兵力。
第150团的命运其实可以看成抗战中国民党军队的缩影。如新30师这样新组建的部队，没有新38师或新22师那种要求打回国内的积极求战精神，所以即便有了更好的装备，也无法产生相应的战斗力。这也可以理解为何远征军部队在缅甸对日作战中功勋卓著、英勇顽强，却在国共内战中表现平平。因为那个时候的远征军已经失去了回家的目标，失去了自己的灵魂。
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受奖的中国远征军将士
但是，这样的血战、硬仗，对部队是一个极好的锻炼。关家瑙之战，八路军付出了重大代价，但是，薄一波描述参加此战的两个团，后来成了山西抗日决死队最好的两个团。随着战事的推进，特别是经验丰富的郑洞国军长开始亲自指挥对密支那的攻击，中国远征军终于慢慢控制了密支那的战场局势。
然而一个更大的危机却如同阴云开始在密支那上空出现。4月，日军已经在缅北单独成立第33军，代号“昆”，由本多政才中将统一指挥第18师团和第56师团，并代管由日军缅甸方面军直辖的第53师团，集中兵力阻止中国军队打通中印公路。5月28日，密支那守军改由该军司令部直辖。就在这一天，本多政材中将下令第53师团组成北进支队，试图增援密支那，解救被围日军。
螳螂捕蝉，黄雀在后。密支那的局势，变得混沌起来。