1942年，24歲的穆旦遇到了生命中一個重大轉折。這年2月，他響應國民政府青年知識分子參軍入伍的號召，以助教的身份報名參加了名噪一時的中國遠征軍，在副總司令杜聿明兼任軍長的第五軍司令部，以中校翻譯官身份隨軍進入緬甸抗日戰場與日軍作戰。縱覽中國抗戰八年歷史，校園內聲勢浩大的青年學生從軍熱潮共有兩次。第一次是1942年年底到1943年夏秋；第二次就是日本軍隊打到貴州獨山之後的1944年下半年。
首次大規模學生參軍的背景是：1941年年底，日寇繼珍珠港事件在太平洋暫時得手，又以精銳師團橫掃東南亞，英美軍隊望風披靡。1942年1月，日軍大舉進攻緬甸，勢如破竹，緬印戰場告急，中國唯一一條通往外部的交通命脈面臨被切斷的危險。在英、美兩國元首建議下，中國政府於1942年2月以杜聿明第五軍、甘麗初第六軍、張軫第六十六軍和第三十六師編組為中國遠征軍，準備進入緬甸與駐緬英軍協同作戰。遠征軍以中國第十九集團軍總司令羅卓英為司令長官，杜聿明為副司令長官，由中國戰區參謀長、早年畢業於西點軍校的美國人喬·史迪威（Joseph Warren Stilwell）將軍任總指揮官。部署初定，日軍得到情報，於3月8日以精銳師團搶先攻陷緬甸首都仰光。3月12日，英國政府急電蔣介石，請求中國遠征軍火速入緬作戰，以支持潰不成軍的英國軍隊。蔣介石下令成立不久的十萬中國遠征軍向緬甸挺進。在羅卓英、杜聿明率領下，遠征軍先頭部隊倉促開赴緬甸戰場，以迎擊扑來之敵，抗戰以來中國國民黨軍隊首次在境外打擊侵略者的序幕由此拉開。遠征軍以劣勢裝備之單兵種——陸軍（機械化部隊僅裝備一個師），在緬甸戰場同優勢裝備的日本陸、海、空三軍聯合兵種展開了殊死較量。
中國遠征軍先頭部隊第五軍戴安瀾師長率領的第二百師在同古（現緬甸東吁，或譯東瓜）與日軍第五十五師團遭遇。狹路相逢，大戰隨之展開。自3月18日正式交火，中日雙方皆抱定犧牲一切之決心，死打硬拼，戰事越演越烈，一時呈膠著狀態，難決勝負。據時為中國遠征軍總指揮部參謀王楚英回憶：「剛剛入緬的遠征軍第二百師就在距仰光50公里的同古城與日軍交火，在沒有空軍支援的情況下，（第二百師）以集束炸彈、汽油瓶同數倍於己的日軍血戰，頂住了日軍12天的猛攻，殲敵近5000人。」這次戰鬥是中國遠征軍入緬之後遇到的第一場正面攻防戰事。當時國內戰局已進入中日相持階段，戰爭進行得異常艱苦，急需振奮人心的消息傳來。而國際上，盟軍的處境亦非常艱難，同樣需要中國軍隊在緬甸拖住日本，避免其抽調兵力進入其他戰場，打亂盟軍整體戰略計畫。在這樣一種背景下，同古之戰的局勢意味著中國遠征軍成為日軍強有力的剋星。遺憾的是，在連續予敵以重創之後，由於中、美、英三國在緬甸的戰略目標不甚一致，統帥部對曼德勒會戰估計錯誤，遠征軍內部指揮系統不夠統一，致使中國軍隊陷入被動，補給斷絕，最終導致功敗垂成。杜聿明不顧史迪威反對，毅然命令該師放棄同古，於30日拂曉渡河撤退轉移。中國遠征軍的首次戰役，就這樣鎩羽而歸。
更為糟糕的是，戰事延至4月底，中國遠征軍東路力戰不支，被迫分兩路向國內和印度境內撤退。因一時找不到合適的嚮導，撤退軍隊在茫茫熱帶雨林中迷失了方向。遠征軍所屬第五軍軍部、新二十二師及第六十六軍所屬新三十八師共幾萬人，在日軍尾隨其後、窮追不捨的情形下，由杜聿明、戴安瀾等將領率領，被迫翻越氣候環境極度惡劣的野人山。經九死一生，遠征軍殘部終於撤往印度與滇西。此後，這支部隊被納入盟軍國際戰場。而在此之前，孫立人率領新三十八師經過長途跋涉，進入印度。未久，根據蔣介石命令，與國內最新開進的青年軍一起被整編為中國駐印度遠征軍，簡稱「駐印軍」。由於戰事失利，原中國遠征軍正副總司令羅卓英、杜聿明被撤免召回國內，由美國人史迪威將軍和中國將領、黃埔一期出身的鄭洞國接替指揮。當此之時，英美的先進武器和機械化設備陸續趕運至印緬戰場，為適應盟軍作戰需要，史迪威、鄭洞國兩將軍要求中國國民政府迅速徵集一批會英語，懂機械化設備和先進武器的青年學生入伍，空運到印度蘭姆伽訓練基地接受戰前訓練。與此同時，由於美國空軍部隊如陳納德將軍率領的飛虎隊等來華助戰，在桂林、昆明等後方相繼設立基地，亟須大批翻譯人員與懂機械化設備的後勤人才協助，國民政府開始在西南各高校動員學生入伍。一大批學生紛紛響應，投筆從戎，來到空軍基地從事各種服務性工作。包括西南聯大常委梅貽琦女兒梅祖彤、兒子梅祖彥在內的一大批青年學生，就是這個時候先後離開聯大，投奔到美軍駐昆部隊和空軍基地服務的——這是第一次高校學生從軍的歷史背景。
第二次參軍的學生在集中接受短期訓練後，隨著抗日戰爭勝利的接踵而至，號稱十萬之眾的青年軍在一片混亂嘯叫聲中，以虎頭蛇尾的形態宣布解散，在抗日戰爭歷史上沒有留下任何值得一提的戰績。
無論是第一次還是第二次，在全國高校中，除學生之外，還有部分青年教師自願報名應徵入伍。在所有參軍的青年教師、學生隊伍中，後來被外界廣為所知的典型代表人物，就有以詩文名世的西南聯大外文系青年教師穆旦。
當穆旦與其他學生兵進入杜聿明部隊後，杜氏對這批年輕知識分子特別關照（南按：杜之態度，與其女兒在西南聯大附中讀書多少有些關係。1944年，在西南聯大附屬中學讀高中的杜致禮認識了數學代課教師楊振寧，後二人在美國相逢、相戀並結婚），當他得知穆旦是西南聯大教師兼詩人後，關係更加密切，在難得的作戰間隙，不時讓穆旦作幾句現代詩在軍前朗讀，供大家欣賞，藉此活躍一下單調枯燥的軍旅生活和鼓舞大家的鬥志。當國民黨軍第二百師撤退後，杜聿明鑒於東瓜被圍的教訓，制定了「利用隘路預設縱深陣地，逐次抗擊優勢敵人攻擊」的戰術，這就是中國抗戰史上著名的斯瓦逐次阻擊戰。3月30日晚，杜聿明命令新二十二師在斯瓦河南北岸構築數個梯形陣地，兩側埋伏阻擊兵，正面埋伏地雷，新二十二師採用此戰術，運用靈活，虛虛實實，與日軍五個聯隊激戰十二個波次之多，敵人每前進一步，都要以人員、裝備的極大消耗為代價，國民黨軍達到了以少勝多的目的，此役作為中國遠征軍一個罕見的戰例而載入抗戰史冊。
這年4月，由於羅卓英的錯誤指揮，致使日軍攻佔了臘戍，從西南面截斷了遠征軍的大後方。從此，遠征軍走上了慘敗境地。
自5月到9月，青年中校翻譯官穆旦親歷了中國遠征軍第五軍與日軍血戰及隨後的「滇緬大撤退」。因對當地環境缺乏應有的了解，第五軍撤退路線皆是崇山峻岭、人煙稀少的地方，補給困難，蚊蟻成群，螞蝗吸血，沿途官兵死亡相繼，屍骨暴野。其間又經歷了震驚中外的野人山戰役，於遮天蔽日的熱帶雨林穿山越嶺，扶病前行，杜聿明本人也感染重病，幾乎喪命。堪稱國民黨軍精英的第五軍出征時兵力約四萬二千人，戰鬥死亡人數為七千三百人，而撤退死亡人數竟達一萬四千七百人，其悲慘之狀令人目不忍睹。最後，撤退的殘兵敗將總算逃出了死亡之谷，活著到達了印度利多。對於這段泣血錐心的戰鬥經歷，杜聿明曾有過這樣一段回憶：「各部隊經過之處，多是崇山峻岭，山巒重疊。野人山及（高）黎貢山，森林蔽天，蚊蚋成群，人煙稀少，給養困難。……自6月1日至7月中，緬甸雨水特大，整天傾盆大雨，原來旱季作為交通道路的河溝小渠，此時洪水洶湧，既不能渡河，也無法架橋擺渡，我工兵扎制的無數木筏，皆被洪水沖走，有的連人也沖沒。加以原始森林內潮濕特甚，螞蟥、蚊蟲以及千奇百怪的小巴（爬）蟲到處皆是，螞蟥叮咬，破傷風病隨之而來，瘧疾、回歸熱及其他傳染病也大為流行。一個發高燒的人，一經昏迷不醒，加上螞蟥吸血，螞蟻啃嚙，大雨侵蝕沖洗，數小時內即變為白骨。官兵死傷累累，前後相繼，沿途白骨遍野，慘絕人寰，令人觸目驚心……」
跟隨這支遠征軍殘兵敗將撤往印度，繼之於1943年初撤回國內的穆旦，對這段不堪回首的經歷很少向人提及，只是對自己的恩師吳宓和幾位好友偶爾作過敘述，深為驚駭感動的吳宓在日記中有「錚述從軍的見聞經歷之詳情，驚心動魄，可泣可歌。不及論述……」之語。
時在西南聯大外文系任教的青年詩歌理論家王佐良，後來在一篇紀念穆旦的文章《一個中國新詩人》中有一段涉及此事的回憶。王說：
那是一九四二年的滇緬撤退，他從事自殺性的殿後戰。日本人窮追，他的馬倒了地，傳令兵死了，不知多少天，他給死去戰友的直瞪的眼睛追趕著，在熱帶的毒雨里，他的腿腫了。疲倦得從來沒有想到人能這樣疲倦，放逐在時間——幾乎還在空間——之外，胡康河谷的森林的陰暗和死寂一天比一天沉重了，更不能支持