6月27日清晨，日军搜索部队向皮尤河靠近，上了皮尤河桥。戴安澜立即下令埋伏在此的200师按计划引爆大桥，两翼部队用机枪扫射，经过3个多小时的激战，日军遗尸20余具，丢下步枪11支、轻机枪2挺、摩托车19辆。在清理战场时，从一个叫矶部一经的少尉军官尸体上，搜出敌兵力配备图、作战日记等，才弄清了正面之敌为55师团步兵第112联队。
远征军首战告捷的同时，也送给了日军在进入缅甸之后的首败，英缅军也不得不重新审视这支他们瞧不起的草鞋部队。6月28日，55师团的122联队和143联队、师团属骑兵联队、炮兵联队，另配属一个装备了36门150毫米榴弹炮的野战重炮联队、一个满编战车联队，在三个航空中队的配合下，向同古发起了猛烈的进攻。
这时候英缅军已经撤退，整个同古就只有200师一支部队了。撤退的英军虽然没有像上一世一样没有给200师留下任何补给，但是因为他们没有想到200师可以坚持这么久。只留下了三天的补给，到了6月30日，已经消耗殆尽了。好在200师自己也带了一些压缩兵粮，不过也不太够。
6月30日深夜，戴安澜见日军进攻猛烈，形势严峻，遂决心与同古共存亡，在给其夫人王荷馨的信中写道：“余此次奉命固守同古，是上级大计决定，后方联络过远，敌人行动迅速， 现在孤军奋战，决心与阵地共存亡，以报国家养育之恩，为国战死，事极光荣。”
在营以上军官会议上，为了防止战斗中指挥中断，戴安澜宣布：“如本师长战死，以副师长代之；副师长战死，以参谋长代之；参谋长战死，由步兵指挥官替代，各级照此办理。”
7月1日，一天之内200师官兵打退了日军七次进攻，先后打死日军官兵500多人，毁其坦克3辆、装甲车7辆，俘战马38匹，轻、重机枪9挺，九二式步炮1门、步枪266支和其他弹药装具。一批化装成缅甸平民的敌人赶着暗藏武器的牛车企图蒙混进城，也被第200师查出消灭。
7月3日清晨，日军由南、西、北三面包围同古。戴安澜命令收缩外围，加固工事。日军见久攻不下，数次派出飞机轰炸同古城，整个城区几乎成了一片废墟。戴安澜请求盟军空中支援。但是英吉利皇家飞行团不知是畏战还是想保存实力，始终没有派出支援。
英军不出动飞机支援，但是日军却没有放过英军的飞行团。派出飞行编队突袭了英军马奎空军基地，四十多架飞机被毁，设施更是损坏严重，短时间内已经无法承担起降任务。至此，日军基本上已经控制了缅甸的制空权。
7月4日，55师团的144联队也已经赶到，顺势加入了战团。200师这时候相当独自对抗整个55师团，连同配属的野战重炮联队和战车联队。但是全师将士始终沉着迎战，甚至火烧了同古城外森林，使出了火攻退敌之法。
7月5日，生力军144联队攻破了城墙西北角，598团副团长黄景升亲自率领一营与日军展开了巷战，使得144联队始终无法前进一步。且日军因为陷入巷战，失去了炮火的优势，最终被598团将士赶出了同古城。但是黄景生这位说出“成功虽无把握，成仁却有决心”这等豪言的悍将，却在这场巷战中舍身成仁。成为中国远征军入缅作战牺牲的第一位校官。
战至6日夜，日军派出小股部队借着夜色穿插进了同古城，突袭200师司令部，戴安澜手持56冲率领师直属部队与日军激战通宵，直至援兵赶到，才将敌击退。7月7日，56师团的一个大队也赶到了同古东侧，跟55师团四面合围了同古城。
由于西线英军始终没有采取积极行动配合，加上英方在运输上延误，中国远征军后续部队未能按预定计划运送到同古前线，第200师苦战12天，伤亡1500余人，内缺粮弹，外无援兵，面对增援后2倍于己的敌人，困守孤城，形势危急。
罗尤青认为，在这样的情况下，我军既不能集中主力与敌决战，以解同古之围，而旷日持久，仰光登陆之敌势必参加同古战斗，坐使第200师被敌歼灭。如此，我远征军将被敌人各个击破，有全军覆没之虞。
因此，命令第200师于7日晚突围，另选时间、地点与日军决战。于是第200师在戴安澜指挥下安全突围，连一个伤兵也未丢失。至7月8日清晨，在最后牵制敌人的小部队安全渡河后，日军才发现同古只剩下一座空城。
此战，海鸥将军戴安澜率领200师一万余人，正面硬扛55师团及配属部队两万余人。在没有制空权的情况下，坚守同古12天。歼敌五千余人，自身伤亡仅仅一千五百余人，其中牺牲的不到一千人，一战打出了远征军的威名。直到这时候史迪威才相信陈越说的，远征军这三个军都是能打硬仗的部队。
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