1942年5军作为远征军先头部队赴缅甸作战（1939年11月，日军攻占南宁，切断了桂越公路，次年6月，又切断了滇越公路。这样，滇缅路就成为中国西南大后方唯一的国际交通命脉），保卫滇缅路，在著名的同古保卫战中，200师孤军与数倍于己之敌作战（日军55、56两个师团4万多人），击毙日寇5000余人（未考），在同古坚守12天，同时，该师成功掩护友军英缅军第1师一部逃出日军包围圈。在国内外引起巨大反响。后200师收复棠吉，但是因上级指挥失误，远征军被迫撤退回国（途中200师被日军伏击，戴安澜负伤不治，壮烈牺牲），6月中旬，该师残部历尽艰难终于抵达云南永平（第200师入缅之役损失5000余人）。该师在遭受昆仑关、缅甸两次重创后，骨干大量损失，此后该师移驻昆明近郊——马街，开始了长期编练，部队官兵扩编至12000余人。
凯旋归国
1945年1月中旬，该师以奇袭的方式攻占日军重要据点回龙山。随后该师配合友军收复象鼻山、腰子山、冷山等日军据点。畹町为友军第2军收复后该师回驻昆明市郊。3月，该师换装美械。师长高吉人升任第5军副军长，以第49师师长罗友伦继任师长。4月，师长罗友伦调任第207师师长，以美国战车学校毕业生廖慷继任师长。8月，日本宣布无条件投降，该师移驻罗次。9月，昆明防守司令杜聿明奉命以武力解决龙云所部，该师即在驻地以宴请滇军炮兵团为名，命临时受该师节制的第96师287团将该炮兵团缴械。第600团团长董瀚因空难殉职。10月杜聿明调任东北保安司令长官，该师抽调第598团作为司令长官部特务团脱离建制。该师另抽调所属第599团、第600团各一部作为基干新编第598团。
1946年3月，第5军各部开赴武汉，该师被留驻云南开远，负责滇南地区的守备任务，暂由昆明防守司令部节制。12月，该师北开武汉，归还第5军建制，负责清丰至濮阳之间公路沿线的护路任务。
