于是，缅甸方面军第１５军令第５６师团出动工兵联队，并从滇西、缅甸、印度等地强征大批民夫，在工兵联队指挥下昼夜施工，拉孟守备队的兵力也投入到工程之中。
地堡群的修筑分前后两个阶段。
第一阶段，是将松山作为进一步进攻保山的前进阵地而考虑，同时以应对远征军反攻为辅，因此主要修筑了本道阵地、原口山阵地等外围阵地共１７处，其中包括两处渡河监视点阵地。工程由工兵第５６联队负责，于１９４２年底竣工。第二阶段，日军看到进攻无望，转而以松山做支撑点式防御为主，着手对松山腹部阵地进行加固与扩展，共增设、改设及加固原有阵地１１处。工程初期由工兵第５６联队、后由拉孟守备队步炮兵负责，于远征军反攻前夕完成。
工程最大的问题在于当地缺乏水泥，因交通不便也难以从远处运送，这迫使日军在工事设计和就地取材方面做最大努力。所以在修建主体工事的大口径榴弹炮掩体时，将壕沟挖到在地面上只可看到炮口的深度。而壕沟壁分三道防护墙，最外围是夹层，日军把两人合围粗细的圆木锯成两米多长的木板，两层木板中夹厚３２毫米的铁板，直栽入土内作防护墙；然后是两排装满土石的铁桶组成沙石防护带；最后是木桩墙，墙体每隔两段或三段木桩就纵向或横向地用锔子加以固定。壕沟内的柱子也是把几根松木捆在一起使用。
由于缺少水泥，工兵第５６联队长小室中佐便命令在松木上面埋上泥土充分地加以固实，再在表面铺上杂草做伪装。 以此保证防御工事的强度能够抵御榴弹炮炮击与空袭时的直接命中。后来还发现该构造能够防水，则是意外收获了。
工事建造中最大的体力消耗在于圆木的采伐与运输。小室中佐深知阵地上的大树可作为掩护阵地之用，不能砍。这样，所需的木料就要从主阵地南面山谷中的密林中采伐来。可以想象，在蜿蜒曲折的山路上用自制的牵引车与人力来搬运那些松木有多艰苦。这些困难都在日军对“大东亚圣战”之胜利结局深信不疑的狂热中被克服了。
在第二阶段工程后期，怒江东岸的中国远征军已经有所动作，日军开始赶进度了。此时，来自北九州福冈、佐贺和长崎等地的日军步炮兵发挥了作用，他们其中很多人入伍前做过矿工，所以懂得如何挖掘坑道。日军让坑道在适当的地方“Ｔ”字形弯曲，先往前１０米，然后向左右分别延伸２０米。修整扩宽后成为洞穴，这样就可以放置兵器、弹药以及储存其他一些物资。扩宽坑道是为了在主兵营遇到炮轰时，可以当作预备兵营使用，同时也可以收容伤兵。洞穴有多个出口，可以避免发生闷死、被埋的危险，各个洞穴之间还互相联通，以达到更高的安全级别。
堡垒的外围遍布蛛网状交通壕，用以连接各个主要阵地，甚至步兵炮可以通过交通壕来回移动。交通壕虽不像地堡那样建造，但由于加有掩盖，且在侧壁凿有大量洞穴式掩蔽部，可使士兵躲避火炮的攻击，待对方攻入阵地后突然钻出实施反击。此外，交通壕各段还连缀着大量散兵坑，坑口宽８０厘米左右，坑内宽些，呈罐状，步兵可以站起来射击。部分据点外设有铁丝网，据点群外围又加设两三道，每道纵深４米，以两米高的木桩或铁桩固定。据点最内层还设置了铁片网，铁片宽２－５厘米，钉在木桩上。在道路路口处，多用拒马开闭。在公路要道死角和铁丝网前，还埋设地雷及用炮弹引信改制的代用地雷。
最后，日军还考虑到恶战时如何确保通讯的畅通，决定以可靠性强的有线电话为主。电话线连接了各个阵地，把重要的线路深埋在地下。其中单用来指挥重炮阵地的电话线就有６条，其中３条铺设在地面上，３条埋在地下以备地面线路断线时使用。电话交换场所是水泥壕沟，日军把珍贵的少量水泥用在保证通讯上，无疑是非常明智的。此外，各个阵地、指挥本部以及怒江渡河点上面的两个监视哨之间还用６型无线电机联通起来。
至中国军队进攻前，日军已在松山上建起了城堡式的坚固防御阵地。整个阵地依松山群峰地形，在滚龙坡、大垭口、松山、小松山、大寨、黄家水井、黄土坡及马鹿塘编成７个据点群，每个据点群均以数个最坚固的母堡为核心，四周又有数个子堡拱卫外围，共有子母堡垒４０余座。 堡垒互为侧防，交相掩护。随着堡垒群的落成，整个松山也将近挖空，状如大型蚁巢，地下交通网络四通八达，电灯、供水俱已解决。
在阵地的建造过程中，日本南方司令官寺内寿一大将，缅甸方面军司令官河边正三中将，第１５军司令官牟田口廉也中将，都曾在第５６师团长松山祐三中将陪同下亲临视察，他们现场观看了重炮轰击和飞机轰炸试验。试验表明，数枚５００磅的重型炸弹直接命中，亦未能使工事内部受到损害。日军司令官们对此极为满意。河边正三在写给南方总军的报告中称：“松山工事的坚固性足以抵御任何强度的猛烈攻击，并可坚守８个月以上。”
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