飲馬長江統東路
一二五一年，蒙哥即位之後，派遣三弟旭烈兀率兵開始第三次西征，並派遣二弟忽必烈主管漠南漢地軍國庶事，同時率軍征伐雲南，蒙哥則留守蒙古本土和林。
旭烈兀率兵西征滅掉了盤據波斯北部諸山寨的“木刺夷國”（伊斯蘭教亦思馬因派勢力），攻克報達（今伊拉克巴格達），滅掉黑衣大食（阿拉伯帝國阿拔斯王朝），又分兵三路進入敘利亞，取得了輝煌戰績。
忽必烈治理漢地取得成功，率兵攻伐雲南，凱旋而歸，聲望遠播。
相比之下，留守蒙古本土的蒙哥汗沒有什麼功績，聲望越來越不如兩個弟弟。
旭烈兀遠離蒙古本土，雖然聲望日增，但不會構成對自己的威脅。
可忽必烈便不同了，他居於漠南，鄰近蒙古本土，文治武功，贏得眾人讚譽。蒙哥知道，忽必烈的勢力繼續發展下去，自己的權位不堪設想。
因此，他派出阿蘭答兒等人以檢查為名，打擊削弱忽必烈的勢力，同時，也在想方設法提高自己的威望，以求和忽必烈爭個高低。
想當年，蒙哥也曾率軍與拔都進行第二次西征，敗欽察，破斡羅恩，攻克烏拉基米爾城，打敗薛兒客速人和阿速人，確實風光了一陣子，也被蒙古人看成是一位英雄。
蒙哥也知道自己非等閑之輩，在忽必烈聲望日高的形勢下，為了提高自己的威望，壓倒忽必烈，便想重操舊業，親自率軍去征伐南宋，以彰顯自己的才能。
一二五六年，在一次諸王貴族會議上，蒙哥決定親征南宋，他對諸王說：“我們的父兄們，過去的君主們，每一個都建立了功業，攻占過某個地區，在人們中間提高了自己的名聲。我也要親自出征，去攻打南家思（指南宋）。”
於是，他命幼弟阿裏不哥留守和林，以自己的兒子玉龍答失和大臣阿蘭答兒等人為輔佐。
一二五七年，蒙哥離開和林，渡漠而南，經河西以達六盤山。蒙哥與諸將集議，決定兵分三路大舉攻宋。他親自率領四萬大軍，號稱十萬，為西路，主攻四川。
命左手諸王塔察兒（鐵木哥斡赤斤孫）與張柔等率東路大軍進攻襄（今湖北襄樊）、鄂（今湖北武昌）等地，從東麵配合。
又命進入雲南、交趾（今越南）的大將兀良合台引兵北上，攻打潭州（今湖南長沙）等地，以形成南北夾擊之勢。
蒙哥計劃三路大軍會師長沙以後，再進圍南宋首都臨安（今浙江杭州），一舉滅亡南宋。
蒙哥給眾人分別安排了任務，唯獨沒有給忽必烈分配工作，原因是他腳患疾病，需要“照顧”。
忽必烈心裏明白，這哪裏是什麼照顧，而是蒙哥害怕自己聲望高漲，解除了自己的兵權。
忽必烈明白這一切，又無計可施，隻好閑居家中，表麵上看過著悠閑自得的生活，實際上他的心裏也在翻江倒海地折騰著。
蒙哥此次南征，從表麵上看，似乎很嚴密周到，好像是一個切實可行的全麵滅亡南宋的計劃。從戰略角度看，在軍員和物資的準備、將帥的選任、攻宋的借口及輿論的製造，在主攻方向的選擇及三路大軍的整體配合等方麵，都存在一定的問題。
當時的有識之士都看到了這一點。雖向蒙哥進言，說明其中利弊，但蒙哥剛愎自用，仍然堅持大舉伐宋。
蒙哥三路大軍出發之後，郝經曾對忽必烈說：“古之一天下者，以德不以力。彼（指南宋）今未有敗亡之釁，我乃空國而出，諸侯窺伺於內，小民凋弊於外。經見其危，未見其利也。”
後來，蒙哥在蜀地征戰時，郝經又向忽必烈進呈《東師議》一文，指出：“夫取天下，有可以力並，有可以術圖。”力並者應該出奇製勝，術圖者則不可急。
蒙古軍早期能夠所向克捷，主要是利用騎兵，用奇取勝。用奇必須是出其不意，攻其不備。蒙哥汗親征四川，六師雷動，實是舍奇而用正。
四川地區“限以大山深穀，扼以重險薦阻，迂以危途繚徑，我之乘險以用奇則難，彼之因險以製奇則易”。
況且主客雙方力量懸殊，我方的戰略企圖完全暴露。敵方堅壁清野以待之，我“無擄掠以為資，無俘獲以備役”。這就形成了“以有限之力，冒無限之險，雖有奇謀秘略，無所用之。”
用奇不行，用術之時機尚未成熟，蒙哥汗忽然無故大舉，進而不退，主動完全喪失，兵勢滯遏難前。其結果必然是再竭三衰，“所謂強弩之末，不能射魯縞都也”。
後來戰事的發展，確如這些有識之士所預料的那樣，很快就陷入被動局麵。
首先是東路軍進展不利。塔察兒率領東路軍按計劃進攻襄、鄂，初戰順利，很快進至郢州沿江之地，但受到宋軍阻擊，難以前進，隻好無功而返。
蒙哥聽說東路軍失利，非常惱火，對塔察兒嚴旨切責，並派人通知他們說：“你們回來時，我要下令狠狠地懲罰你們。”一位宗王也派人轉告塔察兒說：“忽必烈合罕曾奪取了許多城堡，而你們卻帶著破爛屁股回來，也就是說，你們隻忙於吃喝，不好好打仗。”
塔察兒受盡辱罵，心中十分不滿。
這時，被剝奪了軍權的忽必烈，正以養病為名。在藩府安閑度日。近侍康裏部人燕真（不忽木之父）提醒忽必烈說：“主上對大王素懷猜疑，現在主上遠涉危難之地，親曆戎行，而殿下卻閑居在家，這樣子能行嗎?”
忽必烈原以為爭取領兵權會更加遭到疑忌，如今聽燕真這麼一說，方知自己不要求從征伐宋，將來也會成為一條罪過，遂硬著頭皮派遣使者到蒙哥處，請求允許他從征。
蒙哥本來不想讓忽必烈參加這次軍事行動，怎奈塔察兒不為自己爭氣，進軍失利，很可能影響這次軍事戰績。他知道，如果出征無功，將會更加影響他的威望，不如起用忽必烈，幫助自己扭轉戰局，如果取得軍事勝利，仍然是自己的功勞。
於是，蒙哥非常高興地答應了忽必烈的請求，讓他代替塔察兒總率東路諸軍，依照預定的計劃進取鄂州。
忽必烈重掌軍權，非常高興，決心好好表現一番。元憲宗八年（1258）十一月，忽必烈在開平誓師祭旗，隨後揮師南下，第二年二月，會諸王於邢州。
五月，至濮州，聽說名士宋子貞在其地，立即召見，問以方略。宋子貞毫不客氣，回答說：“本朝威武有餘，仁德未洽。宋人所以拒命者，特畏死爾，若投降者不殺，脅從者勿治，則宋之郡邑可傳檄而定也。”
忽必烈聽了，覺得很有道理，表示願意按其所說去做。忽必烈又聽說儒士李昶也在濮州，馬上派人去請，問以“治國用兵之要”。
李昶談“淪治國，則以用賢、立法、賞罰、君道、務本、清源為對；論用兵，則以伐罪、救民、不嗜殺為對。”
忽必烈聽了，深以為然，倍加讚賞。隨後，繼續行軍。七月，到達汝南，申明軍令。戒諸將勿妄殺，並使楊惟中、郝經等宣撫江淮，接著命令木華黎之孫大將霸都魯自蔡州先行進發。
八月，忽必烈渡過淮河，入大勝關，進至黃陂，抵達鄂州江北，飲馬長江，準備進圍鄂州。
忽必烈率領東路大軍推進神，宋人聞之驚恐不安，陷入一片慌亂之中。
蒙哥染病歸黃泉
蒙哥統領西路軍初戰順利。他派紐等率領為先鋒軍，在遂寧大敗南宋劉整的軍隊，接著進駐靈泉山和雲頂山，經過一番苦戰，終於占領成都。
蒙哥聽說紐占領成都，即留輜重於六盤山，委任重臣渾都海駐守。親率大軍分三道南進：蒙哥本人，由隴州入大散關；庶弟末哥率領一軍，由澤州入米倉關；萬戶孛裏叉率領一軍由漁關入沔州。
在成都的紐以密裏火者、劉黑馬等人留守，自將一萬五千騎兵沿沱江南下，渡馬湖江，進攻敘州，生擒宋將張實。
然後沿長江順流而下，至涪州，“造浮橋，駐軍橋南北，以杜宋援兵”。
蒙哥率領主力，一路過關斬將，憲宗八年（1258年），十月順利進駐利州，與戍守利州的汪德臣會合。接著移師西南，在嘉陵江與白水江會合處，由汪德臣造浮橋而渡。隨後，蒙哥進駐劍門，攻陷苦竹隘，然後沿嘉陵江南下。
十一月，占領長寧（今四川廣元西南），接著，順流東下，克鵝頂堡，進至大獲山（今四川蒼溪東），迫使宋將楊大淵率眾投降。
十二月占領大良坪，宋將蒲元圭出降。
一二五九年初，蒙哥率全軍渡過雞爪灘，至石子山，包圍了四川合州的釣魚山城（今四川合川東）。
釣魚山城雄踞在嘉陵江岸邊，嘉陵江水洶湧潮湃，自北直奔釣魚山而來，繞山屈曲環西折南而流，形成釣魚山三麵環江的險峻形勢。
早在彭大雅任四川製置副使時，為了抗擊蒙古軍，就開始在釣魚山上築寨。到了餘蚧任四川製置使時，又命播州人冉進、冉璞兄弟主持修築釣魚城，並將合州治所遷到這裏，駐以重兵，以控扼嘉陵江要衝。
一二五四年，宋朝王堅任合州守將，為了防禦蒙古來攻，大規模修城設防，陝南、川北人民紛紛遷徙而來，釣魚城發展成為十多萬人的軍事重鎮。就在這時，蒙哥率領大軍攻至合州城下。
王堅聽說蒙哥親自帶大軍來攻，便率領軍隊舉行大誓師，將士無不感奮，決心誓死保衛山城。蒙哥進駐釣魚山城東的石子山，切斷釣魚城的外援，然後派遣降人晉國寶到釣魚城勸降。王堅誓死守城，決不投降，他把晉國寶押到閱武場（練兵場），斬首示眾。廣大軍民見了，無不鼓舞，軍聲大振。
蒙哥聽說王堅殺死使者，怒不可遏，立即催軍前往攻城，發誓不攻下此城，決不罷休。於是，蒙宋兩軍展開了空前激烈的攻守戰。宋軍在王堅的鼓動下，個個英勇奮戰，釣魚城內人民忙忙碌碌支援前線，在軍民密切配合下，王堅多次打敗蒙古軍隊的進攻，致使蒙哥連續進攻五個多月，仍然毫無進展。
王堅雖然多次打敗蒙古軍隊進攻，但畢竟是被圍城中，糧草器械等物資日漸減少，非常希望得到外援以解圍。
這時，南宋朝廷派遣呂文德任四川製置副使，領兵入援台州。六月，呂文德和向士璧等乘順風攻下涪州浮橋，經過激戰，到達重慶，並向釣魚山城進發。
蒙哥聞訊，命史天澤率兵抵禦，打退宋援。
史天澤受命之後，率軍堵截，三戰三捷，打敗了呂文德的千艘戰艦，迫使呂文德退回重慶。
蒙哥在宋軍援兵不到的形勢下，又派汪德臣用雲梯猛攻釣魚山城。汪德臣單騎來到城下，大聲喊道：“王堅，我來活汝一城軍民，宜早降！”王堅雖然知道援兵被斷，仍然憑險堅守，誓與釣魚山城共存亡。
他聽到汪德臣喊話，毫不理會，命令士兵發炮石猛轟作為回答。時值天降大雨，雲梯折斷，汪德臣為飛石所中，連驚帶嚇，染疾而病，不久死亡，年僅三十六歲。
蒙哥連攻五個多月，仍然不能入城，心中焦急。如今又傷亡了一員大將，氣得發瘋，於是親自披掛上陣，定要攻下此城。
進入七月的蜀地，氣候炎熱，疾病流行。蒙哥在督促士兵攻城時，為宋軍炮石所傷，接著，又染上了流行疾病，加之心情不好，雖百般調治，均不見效，不久就死在了軍中。
蒙哥想方設法奪取了汗位，本以為掌握了大蒙古國的最高權力，不但權力最大，而且威望也會最高，因此，“立政當安靜以圖寧謐”。
沒想到忽必烈取得了北方漢人的支持，聲望迅速超過了自己，這使蒙哥的自尊心受到了傷害，也感覺到汗位不穩。為了提高自己的聲望和穩定汗位，蒙哥一怒之下，親率大軍攻宋。
但他哪裏知道，在蒙古占領中原漢地以後，仍然“自謂遵祖宗之法，不蹈襲他國所為”，不在形勢發生重大變化時期，及時改變自己的遊牧方式，向中原地區先進的農耕文明過渡，用漢法治理漢地，是無論如何也不會提高聲望的，汗位也不會穩如泰山。
蒙哥根本沒有意識到這一點，想通過發動攻宋戰爭來提高自己的聲望，結果是竹籃打水一場空，隻好帶著無限的遺憾離開人世。
因為蒙哥在生前沒有像成吉思汗和窩闊台那樣對嗣位問題做出安排，蒙古王室內部對於汗位歸屬問題沒有一個預定的明確的意見，所以，蒙哥一死，大蒙古國內部爭奪汗位的鬥爭頓時激烈起來。
班師北返登汗位
蒙哥同母弟共有三人，即忽必烈、旭烈兀和阿裏不哥。
由於蒙哥生前沒有對汗位繼承問題做出安排，三人皆有即位的資格。
其時，旭烈兀已占有東起阿母河和印度河，西麵包有小亞細亞，南抵波斯灣，北至高加索山的大片領土，正在籌建伊利汗國，誌驕意得，不想覬覦中原神器。
於是，汗位爭奪主要在忽必烈和阿裏不哥之間展開。
在蒙哥率領西路軍攻打釣魚山城時，忽必烈率領東路軍已推進到長江北岸，兵鋒直指鄂州。蒙哥死於軍中以後，隨軍的異母弟末哥立即派遣使者去報告忽必烈。
使者對忽必烈說：“現在蒙哥汗已死，國無皇帝，末哥希望您盡快回到漠北，以您的威望維係天下人之心。”諸將亦請求忽必烈撤兵北還。
忽必烈以為“率領了多得像螞蟻和蝗蟲般的大軍來到這裏”，不能無功而回，仍然率領大軍渡江，派兵猛攻鄂州。
這時，兀良合台也已經從交趾經邕州（今廣西南寧）、桂州（今廣西桂林），北指潭州（今湖南長沙），忽必烈聞訊，派遣大將霸都魯率舟師趨嶽州（今湖南嶽陽）迎接，忽必烈與兀良合台形成對鄂州南北夾攻的形勢。
南宋朝廷至極恐慌，急拜賈似道為右丞相兼樞密使，令其率軍往援。
同時命令增援四川合州的呂文德部，在蒙哥已死、蒙古西路軍北撤的形勢下，迅速返回鄂州。雙方都在集結兵力，鹿死誰手，尚難預料。
然而賈似道是一個隻知玩蟋蟀鬥蟋蟀的花花公子，根本不會打仗，他看到蒙古兵勇將強，以為鄂州難守，害怕朝廷怪罪，於是背著朝廷，悄悄派遣使者去同忽必烈議和。
此時，阿裏不哥正在漠北策劃繼任汗位。蒙哥南征時，阿裏不哥奉命留守和林，管理留守軍隊及諸斡耳朵。
蒙哥死後，皇後忽都台以及蒙哥之子玉龍答失、阿速歹、昔裏吉等部擁護阿裏不哥，希望阿裏不哥繼承汗位。
玉龍答失對阿裏不哥說：“叔叔是我爺爺拖雷的幼子，按照我們蒙古族幼子繼承父親家業的習慣，您不僅應該繼承我爺爺的家庭財產，也應該繼承我們蒙古人打天下所創下的這份家業。所以，您應該不失時機，盡快繼承汗位。”
阿裏不哥本有繼承汗位之心，聽此話甚覺有理，就以監國身份，馬上行動起來，準備登上大汗之位。這時，阿裏不哥控有漠北留守和林的軍隊，隨從蒙哥南征的軍隊也有一部分歸附了他。此外，其黨渾都海居於六盤山，擁兵二萬，且“士馬精強，鹹思北歸”。他又與東川乞帶不花、西川明裏火者以及京兆地區的劉太平、霍魯懷等人相勾結，以策應阿裏不哥。