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。縱覽中國抗戰八年曆史，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，以迎擊撲來之敵，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（現緬甸東籲，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劃。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緻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，杜聿明鑑於東瓜被圍的教訓，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，致使日軍攻占了臘戍，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嶺、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，多是崇山峻嶺，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，我工兵紮製的無數木筏，皆被洪水沖走，有的連人也衝沒。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，在熱帶的毒雨裡，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，更不能支持了，帶著一種致命性的痢疾，讓螞蝗和大得可怕的蚊子咬著。而在這一切之上，是叫人發瘋的飢餓。他曾經一次斷糧達八日之久。但是這個二十四歲的年輕人，在五個月的失踪之後，結果是拖了他的身體到達印度。雖然他從此變了一個人，以後在印度三個月的休養裡又幾乎因飢餓之後的過飽而死去，這個瘦長的，外表脆弱的詩人卻有意想不到的堅韌，他活了下來，來說他的故事。
但是不！他並沒有說。 ……只有一次，被朋友們逼得沒有辦法了，他才說了一點。而就是那次，他也只說到他對於大地的懼怕，原始的雨，森林里奇異的，看了使人害病的草木怒長，而在繁茂的綠葉之間卻是那些走在他前面的人的腐爛的屍身，也許就是他的朋友們的。他的名字是穆旦，現在是一個軍隊裡的中校……”
王佐良所說“五個月的失踪”，即穆旦跟隨的這支撤退部隊與軍部指揮系統和兄弟部隊失去聯繫後，獨自在茫茫如海的熱帶雨林中穿行的經歷。後來這支部隊被美國軍隊派出尋找的一架直升機發現並作嚮導，倖存者才於茫茫叢林中擺脫了巨蟒、毒蛇、螞蟥與奇異爬蟲的威脅與血腥的吞噬，僥倖走出了死亡交織的胡康河谷。
此次中國遠征軍入緬參戰的總兵力約有10萬人，傷亡為6。1萬人，其中約5萬人死在了撤退中的野人山與胡康河谷。首次與敵軍在同古交火的第二百師師長戴安瀾、九十六師副師長胡義賓、團長柳樹人和凌則民等將領，戴是與敵作戰中受重傷而亡，其他幾位將領則是被敵彈擊中或與敵肉搏壯烈殉國。但就整體戰況而言，與敵作戰傷亡的官兵比例極小，沒有倒在日軍槍砲下的無數中國遠征軍將士，卻在撤退途中遭巨蟒纏身與毒蛇吞噬而倒地慘死。在與日軍正式作戰中，中國遠征軍未損失一名團長以上軍官，而在撤退中竟連損四員優秀指揮員。沒有倒在日軍槍砲下的無數中國遠征軍將士，卻倒在了茫茫蒼蒼的山谷和望不見盡頭的原始叢林，野人山也因此有了“十萬軍魂”之說。
踏著堆堆白骨逃出野人山與胡康河谷，由印度轉往昆明的青年詩人穆旦，對這段酷烈的經歷不忍追憶，卻日夜感受著死去的戰友直瞪的眼睛追趕著自己的靈魂那種毛骨悚然的恐怖與痛苦，在極度驚悸與哀傷中，他以詩人的激情，於1945年9月，創作了中國現代詩歌史上著名的詩篇——《森林之魅——祭胡康河谷上的白骨》，展示了戰爭、戰爭中人的命運和詩人對生命的深層思考：
人：
離開文明，是離開了眾多的敵人，在青苔藤蔓間，在百年的枯葉上，死去了世間的聲音。這青青雜草，這紅色小花，和花叢裡的嗡營，這不知名的蟲類，爬行或飛走，和跳躍的猿鳴，鳥叫，和水中的游魚，陸上的蟒和象和更大的畏懼，以自然之名，全得到自然的崇奉，無始無終，窒息在難懂的夢裡，我不和諧的旅程把一切驚動。
森林：
歡迎你來，把血肉脫盡。
人：
是什麼聲音呼喚？有什麼東西忽然躲避我？在綠葉後面它露出眼睛，向我注視，我移動它輕輕跟隨。黑夜帶來它嫉妒的沉默貼近我全身。而樹和樹織成的網壓住我的呼吸，隔去我享有的天空！是飢餓的空間，低語又飛旋，像多智的靈魂，使我漸漸明白它的要求溫柔而邪惡，它散佈疾病和絕望，和憩靜，要我依從。
在橫倒的大樹旁，在腐爛的葉上，綠色的毒，你癱瘓了我的血肉和深心。
在詩的最後一段，詩人飽醮熱血與激情，吟出了一曲淒婉哀絕的——祭歌：
在陰暗的樹下，在急流的水邊，逝去的六月和七月，在無人的山間，你們的身體還掙扎著想要回返，而無名的野花已在頭上開滿。
那刻骨的飢餓，那山洪的衝擊，那毒蟲的囓咬和痛楚的夜晚，你們受不了要向人講述，如今卻是欣欣的樹木把一切遺忘。
過去的是你們對死的抗爭，你們死去為了要活的人們的生存，那白熱的紛爭還沒有停止，你們卻在森林的周期內，不再聽聞。
靜靜的，在那被遺忘的山坡上，還下著密雨，還吹著細風，沒有人知道歷史曾在此走過，留下了英靈化入樹乾而滋生。
“身體還掙扎著想要回返，而無名的野花已在頭上開滿。”生命的無奈，飛速流逝的時光，大自然的無情，以及意像中沉痛絕望的恐怖之美，只有在野人山的胡康河谷才能發生，也只有發生於中國遠征軍將士的身上，才更令人感到這一悲劇的偉大精神力量。這篇蘊涵著痛苦、沉重、悲憫情懷，閃耀著一種宗教式的神性光輝的詩篇剛一問世，立即震撼了讀者心靈，引起廣泛的傳誦和關注，被譽為中國現代詩史上直面戰爭與死亡，歌頌生命與永恆的偉大的里程碑式的代表作。稍後，詩人又創作了紀念中國遠征軍苦難歷程與不屈精神的《阻滯的路》等閃耀著人性光輝和鮮明時代特點的作品，也成為中國抗戰史上具有永恆藝術價值的不朽篇章。
當穆旦以血淚凝成的情感在紙上揮毫走筆，酣暢淋漓地釋放擠壓在心中已如卵石般堅硬的悲壯人生之際，自然不會意識到，正是這段不同尋常的經歷，在他人生歷程中埋下了潛禍，種下了置自己於絕地的種子，只待一個風雨之夜，這枚種子將以神奇的速度和魔幻的方式結出暗含毒汁的惡果，令其吞嘗。
自遠征軍撤退回國，穆旦欲回西南聯大任教已不可能，只好繼續在駐昆明與曲靖的國民黨第五軍服務，其間因流轉的關係幾度失業。至1945年5月，轉入青年軍駐雲南曲靖二零七師任中校英文秘書，後升到由二零七師改編並移駐瀋陽的第七軍，任上校英文秘書兼任《新報》總編輯。隨著國共內戰爆發，東北戰事迭起，穆旦辭去軍職，回到北平家中閒居並作出國留學的準備（南按：原在天津的老屋已於抗戰中賣掉，父母遷往北平租房居住）。 1948年，穆旦先後在上海國民黨中央通訊社與南京聯合國世界糧農組織救濟署駐南京辦事處，以及南京美國新聞處工作過一個短暫的時期，1949年赴曼谷聯合國糧農組織任英文譯員，同年8月由曼谷登輪赴美國，進入芝加哥大學英語系研究院攻讀英國文學，從此開啟了另一扇命運之門。