1960年10月1日，中国和缅甸签订了边界条约，双方议定进行联合勘界，共同树立界碑。然而，此时出现了一个障碍。
原来，中国解放战争胜利后，有大量国民党残军逃入缅甸境内，占山为王，盘踞缅北，不断扩展势力。缅甸政府军多次对其进行军事打击，但连吃败仗，效果不彰。后经向联合国控诉，台湾国民党当局被迫同意从缅北分批撤走了部分残军。但至60年代初，仍有近万残军盘踞在缅北，严重影响着中缅边境的和平稳定。残军的少将总指挥是柳元麟，此人黄埔四期毕业，与井冈山红军名将伍中豪是同班同学，资历较深。柳元麟的能力很强，有“游击战专家”之称，到缅北后铁腕治军，把残军管理得服服帖帖。
为了保证中缅双方联合勘界顺利进行，保护勘界人员的安全，根据缅甸政府的请求，经两国政府协定，双方共同出兵打击和歼灭这股残军。由我军总参谋部作战部长王尚荣执笔，以总参作战部的名义，拟写了《中缅边界勘界警卫作战的报告》并上报国防部。后经两国政府商定，签署了勘界警卫工作协议，规定了双方共同作战的目标，并划定了各自的作战区域。根据规定，我军负责清除云南省佛（勐）海、景洪两县边境正面宽约407公里、湄公河以西（即所谓“金三角”区域）、越境纵深不超过20公里（这条线称为“红线”）内的国民党残军。
预定作战地域是典型的热带山岳丛林地区，山高坡陡，草深林密，江河纵横，沟深谷狭，荆棘丛生，藤蔓交织，气候炎热，雨多雾大，人烟稀少，路径难行，毒虫出没，疾病流行，部队行动非常困难，极为不利于实施机动和作战。
在这种恶劣环境下作战，且是出境与邻国军队协同作战的特殊形式，以前我军还未曾经历过。对此中央军委强调指出，这是一场外交仗，又是一场政治仗、政策仗。要求我军的一切补给都要由国内运出，伤员和烈士也都要送回国内，力求军政双胜，在缅甸境内要“片纸不留”。
这次勘界警卫作战由昆明军区负责，决定出动第13军39师117团、第14军40师118团和云南省军区思茅军分区15个步兵连，加上后勤辅助人员共计8408人，配属200多辆汽车，出境执行作战任务。中央军委指示参战部队：此战意义重大，只准打好，不准打坏；要打歼灭战，不打击溃战。国防部长林彪也强调指出：断退路，包围住，先围而后歼。根据中央军委指示和国民党残军的分布情况，昆明军区决定以分片包干为原则，采取多路远距离奔袭的方法，先断敌退路，再分片合围进行清剿，以达到全歼敌人的目的。总参作战部还打电话向部队强调了纪律：一切行动一定要按双方协议的范围实施；力求不伤害居民；一定不要到老挝边境作战；枪、炮弹不能过湄公河，湄公河的汽艇不能打，靠岸的确系蒋残军的可以打。部队行动前，周恩来总理还开玩笑地鼓励指战员们说：“谁活捉柳元麟谁就可以当将军！”
1960年11月22日，我军分三个方向出境作战，称为第一阶段作战。战至12月20日，基本肃清了“红线”内的残军，共计歼敌467人。但因作战区域地形复杂，环境恶劣，我方对困难程度估计不足，组织指挥上脱离实际，造成四路迂回穿插部队无一按时到位，未能断敌退路，敌人大部逃跑，没有打成歼灭战。
残军熟悉地形，战术灵活，加上知我厉害，不愿硬碰，遭我军打击后逃入纵深，专打缅军，反而又占据优势，造成严重危害。缅方无奈，只好向中方提出，请求我军越过“红线”继续追击，进剿盘踞在湄公河以北的残军。
1961年1月25日，我军发动第二阶段作战，越过“红线”追歼100公里纵深内的残军。战至2月9日，捣毁了残军经营多年的巢穴，共歼敌274人。但仍然缘于第一阶段作战的一些不利因素，未能断敌退路打成歼灭战，致使大部分残军分路逃往距离我国边境线百公里之外的老挝、泰国境内。柳元麟也得以逃脱，后奉命率领部分残军撤回台湾。
整个勘界警卫作战历时80天，我军肃清了作战区域内的国民党残军，摧毁了其妄图“反攻”的基地，协助缅方收复了被残军霸占十余年的3万多平方公里土地，解放了近30万人口，保障了中缅两国联合勘界树桩的顺利进行，保障了我国边境的安全。同时，我军严格遵守双方协议，严格执行对外政策，在政治上、外交上扩大了我国我军的影响，增进了中缅两国人民的友谊。
这次勘界警卫作战，由于我参战部队山岳丛林战经验不足，对敌情估计不足，作战准备不足，组织指挥上出现失误，以致打成击溃战，未能达成预定的歼敌目标，有不少值得汲取的经验教训。对此，中央军委、三总部和昆明军区高度重视，认真进行战评总结，加深了对热带山岳丛林地特点和对作战影响的认识。此后昆明军区组织了两次丛林大练兵，提高了部队在热带山岳丛林地区走、打、吃、住的本领，为后来执行援越抗美、援老抗美任务及参加对越自卫还击作战打下了基础。