1942年5月初，日军在击败了远征军的阻击部队后，迅速推进，直逼滇西。如果日军成功渡过怒江，进入云南，那么整个战局将变得无法挽回。在这种紧急情况下，蒋介石陷入了无兵可调的困境，重庆的军委会也显得束手无策。于是，宋希濂被临危受命，成为唯一的希望。

远征军首次入缅作战时，十万大军损失惨重。重庆军委会和蒋介石早就预料到战败的可能性，但兵败的速度和损失的规模却远超预期。远征军在败退至滇西的过程中，完全没有能力抵挡日军的追击。日军迅速集结并组成快速纵队，沿滇缅公路疾驰，5月初占领了芒市、龙陵等地，并迅速向惠通桥西岸推进。此时，远征军残部已经无法抵挡日军，必须调派一支生力军来支援。然而，重庆军委会陷入了无兵可调的困境。云南虽然有两个战斗力较强的集团军，分别是第一集团军和第九集团军，但这些部队已经被调往滇南防线，与日军对峙，因此无法调动。面对这一困境，军委会只能将希望寄托在第十一集团军总司令宋希濂身上，并迅速下令宋希濂前往滇西，阻止日军渡过怒江。

宋希濂的第十一集团军并不算强大，辖下仅有六十六军和七十一军。六十六军在入缅作战时，损失惨重，尤其是新二十八师和新二十九师几乎全军覆没，只有新三十八师保存了一部分实力。张轸、刘伯龙和马维骥三位将领，彼此指责、互相推卸责任，导致军纪混乱，部队无法指挥。宋希濂不得不依靠七十一军的支持。七十一军在武汉会战中的表现较为突出，战斗力较强，但该军的兵力分散，大部分部队还在从川康开往云南的途中。宋希濂迅速决定，请求重庆军委会调配车辆支援。他的请求得到蒋介石的快速响应，军委会立刻指示西南运输处提供全力支持。运输处协同宋希濂，迅速将七十一军的36师调往滇西。

5月5日清晨，日军攻占松山，开始进逼惠通桥。桥头的溃兵和难民众多，混乱的场面中甚至有伪装成平民的日军人员混入其中，准备趁乱过桥，阻止桥上的守军炸桥。守桥的兵力相当薄弱，仅有宪兵、工兵和少量滇军，根本无法抵挡日军。就在工兵营长张祖武陷入困惑时，三位国民党高级将领到达现场，其中一位是他认识的工兵少将马崇六，另外两位则分别是军事参谋团中将林蔚和萧毅肃。三位将领简单了解情况后，告诉张祖武，一旦发现日军有任何动向，必须立即炸桥，绝不能犹豫。于是，张祖武迅速指挥工兵营布置炸药，并准备好双重引爆方式：导火索和电引爆。快到中午时，日军伪装人员被发现，开始向桥头开枪，试图趁乱过桥。与此同时，日军的主力部队已经抵达对岸，并向桥头开炮。守桥部队的士气低落，情况十分危急。在这一紧要时刻，张祖武毫不犹豫地按下了电引爆按钮，随着一声巨响，惠通桥瞬间沉入怒江。日军愤怒地开火，肆意枪杀无辜民众，但桥梁的爆破成功拖延了日军的进攻，为36师的增援争取了宝贵的时间。

事后，张祖武因炸桥一举被嘉奖，工兵营全体获奖一万元。可是，军委会将焦点放在了林蔚、萧毅肃和马崇六这三位将领身上，尤其是萧毅肃，他被宣传为首功。这引发了宋希濂和张祖武的强烈不满，他们认为萧毅肃完全是冒领功劳，实际上是在事后才行动的。宋希濂甚至向军委会投诉，但由于马崇六与萧毅肃同为何应钦的亲信，案件最终不了了之。 虽然惠通桥的爆破暂时缓解了危机，但日军通过舟艇渡江，强行向桥对岸发起攻击。守桥部队人数不足，且战斗力较弱，没法有效阻挡日军的强渡。随着晚上日军的持续进攻，已经有500多名日军成功渡江。然而，随着36师的先头部队赶到，局势逐渐发生转机。36师迅速分成两路，一路包围渡过来的日军，另一路占领制高点，封锁江门，切断日军的后续增援。这时，惠通桥被炸的作用显现出来，日军的进攻被有效遏制。经过一场激烈的白刃战，几乎所有渡江的日军被击毙或淹死。此战后，宋希濂的部队成功稳住了局势。 尽管惠通桥一战取得了胜利，但重庆军委会依然做出了错误的判断，认为追击远征军的日军人数并不多，便下令宋希濂发起反击，夺回腾冲、龙陵等地。然而，实际上，日军56师团主力已增兵至二万多人，局势变得复杂起来。宋希濂立即报告军委会，要求撤回部队，并固守怒江防线。最终，双方在怒江两岸对峙，直至1944年5月远征军发起滇西反攻。 在远征军第二次组建司令部之前，滇西的防务一直由宋希濂负责。他对张轸的六十六军表现不佳深感不满，并曾公开表示，张轸军的两支部队在滇缅公路上的抵抗几乎没有效果，迅速被日军冲散。张轸回到滇西后，部队军纪涣散，部分士兵甚至抢夺民众财物。为了整顿部队，宋希濂召开了军事检讨会，但会后，三位将领互相指责，结果毫无实际进展。宋希濂提出要革除张轸、刘伯龙和马维骥的职务，并撤销六十六军及新二十九师的番号，建议将六十六军残部编入新二十八师。这一建议虽得批准，但他未曾料到，张轸很快东山再起，成为第二十集团军副总司令，刘伯龙通过关系也晋升为军长，唯独马维骥未能恢复职务。对于这种惩处，宋希濂心中不满，却无可奈何。