亲征攻宋

蒙哥汗八年二月，蒙哥汗为建立超过父祖的功业，决定亲率大军攻宋。命兀良合台率军自大理经广西北上策应;忽必烈率军南攻鄂州;自率主力攻四川，企图东出夔门，浮江而下，待三路会师鄂州后，合兵攻临安(今杭州)。七月，蒙哥率军4万，由陇州(今陕西陇县)经大散关(今宝鸡西南)南进。十月初八，至利州。擢利州守将巩昌便宜总帅汪德臣为征蜀前锋将，率军南进。

二十四日，克苦竹隘(今四川剑门北小剑山顶)，守将杨立战死。十一月初八，克长宁山鹅顶堡(苦竹隘西)，守将王佐战死。十一日，攻大获城(今四川阆中东北大获山上)，宋将杨大渊请降，十二月初十，蒙哥汗至运山城(今四川蓬安东南)，守将张大悦降。蒙古军至青居城(今四川南充)，裨将刘渊杀都统段元?以城降，旋大良城(今四川广安东)等地也降蒙古。蒙哥征服川西北大部州县后，率军进至武胜山(今四川武胜县城附近)，准备攻钓鱼城。

中弹卒世

蒙哥汗九年正月初一，蒙哥汗在武胜山庆贺新年时，与诸将议进退，述速忽里建议于重庆、钓鱼城之间，选精兵5万，命宿将守之，以牵制援师。然后避开钓鱼坚城，迂回夔、万(今四川万县市)，俟冬水涸时，出三峡入两湖，至鄂州与忽必烈及兀良合台会师，一举可定东南。蒙哥恃其兵强马壮，未纳其策，遂遣诸王末哥，攻礼义山城(今四川渠江东北，俗名三教寺);曳刺秃鲁雄攻平良山城(今四川巴中西);命降将杨大渊袭击合川旧城;纽璘自成都至涪州西蔺市(今四川涪陵西)架俘桥，阻宋军东援。

二月，蒙哥率军进至石子山(钓鱼城东)，开始围攻钓鱼城。历时五个月未克，蒙古军疫病流行，士气大减。七月，蒙哥亲临现场指挥攻城时，身中飞石，后卒于军中，攻蜀蒙古军遂撤围北归(参见钓鱼城之战)。

同年八月，忽必烈率军渡过淮河，攻破大胜关(今河南罗山县南)，南宋戍兵多遁逃。忽必烈率军直抵江北岸。九月初一，忽必烈在得知蒙哥死讯，仍率军南攻，破宋军10万人的阻截，渡过长江。初九，围攻鄂州。由于守城军民坚决抵抗，南宋援军集至，蒙古军攻城两月未下。闰十一月初二，忽必烈得妻密信，欲北归争汗位。

昏庸的宋军统帅贾似道，不但不乘机击败蒙古军，反而以割江为界，岁奉银、绢各20万两匹为条件，向忽必烈请降。忽必烈未置可否，即率军北归(参见鄂州之战)。时自大理北进的兀良合台军正围潭州(今长沙)，忽必烈遣铁迈赤率精兵千人，铁骑3000，接应兀良合台军。次年正月，兀良合台率军于浒黄州渡浮桥北还。贾似道乘机命夏贵以舟师截击其后队700人(一说170人)，谎报大捷，蒙哥攻宋至此休战。

此战，蒙哥采取战略大迂回方略，虽有利于突破长江天险，但大理之役，前后历时七年，士马死者数十万，师至湖南，进攻力量减弱;主力入四川，限以深山重险，不利发挥骑兵优势，且顿兵坚城，久攻不果，终至失败。