蒙哥汗二年（1252 年），蒙哥大汗命令忽必烈率兵遠征大理。這是忽必烈總領漠南後承擔的第一次重大軍事征伐活動。
依照總領漠南軍國重事的使命，忽必烈負責經略征伐的目標是整個南部中國。然而，十餘年來蒙古軍對南宋的進攻，因在江淮和四川遭到頑強抵抗而顯得舉步維艱。
闊端大王對吐蕃的征伐卻連連告捷，烏思藏已逐步劃入蒙古軍隊的控製範圍。
遠征大理，從西南包抄夾攻南宋控製區長江中遊，便成為經略南部中國戰略計劃重要的組成部分，而且是與征服吐蕃相輔相成的部分。另外，雄居西南三百餘年的段氏大理國，此時由於國君段興智孱弱，大臣高氏專權，國勢已走向衰落。
這又是蒙古軍發動遠征的一個天賜良機。
夏六月時，忽必烈正式授鉞專征。
當晚，忽必烈宴請各部屬侍從，姚樞趁機給他講起宋太祖遣曹彬取南唐未嚐殺一人的故事。
第二天清晨上路，忽必烈興奮地在馬鞍上向著姚樞大聲喊道：“汝昨夕言曹彬不殺者，吾能為之，吾能為之！”
七月，遠征大軍由漠北榪牙祭旗出發。遵照蒙哥汗的旨意，全軍軍事由速不台子、大將兀良合台節製管領，忽必烈負責居上統轄。
征雲南大軍數達十萬之多，主要由兀良合台的蒙古千戶軍、諸王抄合、也隻烈所部軍、漢軍及王府侍從等組成。
隨同忽必烈遠征的侍從主要有：劉秉忠、姚樞、張文謙、廉希憲、賀仁傑、董文用、董文忠、許國禎、趙秉溫、鄭鼎、解誠、賈醜妮子、孛兒速等。董文用、董文忠兄弟負責督辦糧草，讚襄軍務。其兄長董文炳則自率義士四十六人，尾隨其後，受到忽必烈的慰勞和褒獎。
忽必烈不令姚樞等侍臣離其左右，臨行前還特意把原先姚樞教授皇子真金的
任務，轉交給留在北方的竇默。
冬十二月，浩浩蕩蕩的大軍渡過黃河。
第二年春，經原西夏鹽、夏二州。夏四月，出蕭關，於六盤山駐軍。
京兆雩郡縣人賀賁修建房屋時從毀壞牆烜中獲白金七千五百兩，以“殿下新封秦，金出秦地，此天以授殿下”為由，持其中五千兩呈獻忽必烈以助其軍。
某軍帥怨賀責不先稟告而直接獻銀，將賀賁逮捕入獄。忽必烈得知此消息，十分惱怒，下令捕捉該軍帥欲殺之，後念其勳舊家世而饒其性命。由此可見，忽必烈對遠征大軍將帥的生殺予奪有著極高的權力。而主動呈獻白金的賀賁，後受到忽必烈任用和提拔，其子賀仁傑也應召進入了忽必烈宿衛。
二十年後一日，忽必烈將賀仁傑召至禦榻前，拿出白銀五千兩，對他說：“此汝父六盤山所獻者，聞汝母來，可持以歸養”。
賀仁傑推辭不收，忽必烈不允。這足見忽必烈念念不忘臣下舊日之貢獻，且能予以適當報償，體現了他較高的信譽和十足的人情味。
蒙哥汗三年（1253 年）八月，忽必烈率大軍至臨兆，九月，到達忒剌。
隨後，大軍兵分三路，兀良合台率西路軍，諸王抄合、也隻烈率東路軍，忽必烈親自統帥中路軍。
四川中南部大部分地區仍被南宋所控製，三路蒙古軍隊隻能從吐蕃東部等人跡罕至的地區繞道而行，一路上艱難跋涉，部隊推進緩慢。
途經雪山時，山路曲折盤旋，包括忽必烈在內，都必須“舍騎徒步”。因忽必烈患有足疾，不得不由隨從鄭鼎等背負而行。遇敵軍據險點扼守，鄭鼎等奮不顧身，力戰而護之，受到忽必烈賜馬三匹的獎賞。
十月，蒙軍過大渡河，又在山穀中行進二千多裏，忽必烈率領的勁騎部隊走在隊伍最前列。
進人大理境內後，大軍行至金沙江畔，忽必烈無限感慨地立在馬江邊巨石之上，俯視波濤洶湧的金沙江水。許久，經隨從提醒，才乘馬回歸軍隊。
蒙古軍隊乘革囊和木筏渡過金沙江，陸續攻下了負固自守的許多砦柵。
冬十二月，忽必烈所率中路軍率先包圍大理城。兀良合台的西路軍也在攻取龍首關後，抵達大理城下。
大理城倚點蒼山，傍洱海，依仗得天獨厚的天然地理條件，相當堅固，極難
攻克。開始時，忽必烈曾派玉律術、王君候、王鑒三人為使者，勸說大理歸降，卻都有去無還，音信全無。
大理國王段興智與權臣高祥背城出戰，以失敗而告終。忽必烈下令攻城，並親自登上點蒼山臨視城中戰況。
當夜，大理守軍節節潰敗，段興智和高祥率眾逃跑。忽必烈命大將也古領兵追擊，高祥被擒殺於姚州。
蒙古軍入城後，忽必烈說：“城破而我使不出，計必死矣。”遂令姚樞等搜訪大理國圖籍，搜訪時發現了三使者的屍體。
掩埋三使者遺體時，忽必烈又命令姚樞撰文致祭，以表哀思。另各賜民戶數十，以撫恤死者家屬。
見使者被殺，忽必烈非常憤怒，一度想屠城以泄怒。侍從張文謙、劉秉忠、姚樞等勸諫說：“殺使拒命者，其國主爾，非民之罪”。忽必烈接受了他們的意見，這才免下了一場殺掠。
還讓姚樞盡裂所攜之帛為幟，書寫止殺之令，分插公布於街衢。
如此一來，蒙古軍士便都不敢進城搶掠，大理城民眾的身家性命及官民財產才得以保全。
公元 1244 年春，忽必烈班師北還，留兀良合台統兵戍守，又以劉時中為宣撫使，繼續經略撫治雲南。
之後不久，被俘歸降的大理國王段興智麵覲蒙哥汗。在其協助之下，蒙古軍隊較快地征服了雲南全境。
忽必烈遠征大理的成功，使蒙古國疆域又向西南擴展了一大塊，稱得上蒙古征服南部中國的一次較大的勝利。
它完成了對南宋的戰略性迂回包抄，同時也打開了向南亞、東南亞擴展的通道。
遠征大理的成功，使雲南“衣被皇朝，同於方夏”，納入了蒙古王朝的直接統治，加強了雲南“新民”與蒙、漢等民族之間的聯係，促進了多民族統一國家的發展和壯大。
遠征大理的成功，使忽必烈成為蒙古征服東方的大贏家。它不僅使忽必烈在艱苦的征戰中經受了劍與火的莊嚴洗禮，也向黃金家族乃至整個大蒙古國顯示了
他卓越的軍事征服才能。
這對忽必烈在後來的汗位爭奪中能贏得相當多蒙古諸王貴族的擁戴，起到了不可估量的作用。
二十多年後，忽必烈本人對征伐大理之行，一直記憶猶新，異常重視。忽必烈感慨萬千地說：“昔從太祖飲水黑河（班朱尼河）者，至今澤及其子若孫。其從征大理者，亦朕之黑河也，安可不錄其勞？”忽必烈對當年隨從征伐大理的舊臣，都給予了極其豐厚的賞賜。
1304 年，元廷還命令在忽必烈曾經登臨俯視大理城中激戰的點蒼山崖上鐫刻“平雲南碑”，以紀念半個世紀以前世祖遠征大理的偉大功業。
公元 1251 年，蒙哥汗將漠南漢地軍國庶事委托忽必烈掌管，忽必烈在姚樞的提醒下，辭去管民權，隻掌軍權。
然而後來答剌罕昔裏吉後裔請求忽必烈幫助他管理封地邢州（今河北邢州），忽必烈推辭不下，便接管了邢州地區民政事務。
翌年，蒙哥汗又把河南地區交給忽必烈試治。公元 1253 年，蒙哥汗大封同姓，讓忽必烈在南京、關中兩地之中選擇其中一塊作為封地，忽必烈根據謀士姚樞的建議，挑選了“厥田上上，古名天府陸海”的關中地區。
蒙哥汗以關中地區人戶較少，又將懷孟地區加賜於忽必烈。於是，忽必烈一舉取得了這三個地區的治民權。
當時，“漢地不治”的現象十分嚴重。蒙古是一個以遊牧經濟為主的民族，經濟文化發展比較晚，比中原漢地落後許多。
蒙古族初人中原之時，隻知遊牧經濟重要，並不懂得對農業經濟進行利用和保護。因而，蒙古兵所到之處，見人就殺，見物就搶，動不動就“屠城”，要把漢族人民趕盡殺絕，軍隊所到之處，吏卒“以殺為嬉”，“不問老幼妍醜貧富逆順皆誅之”。
他們這樣做也並不奇怪，他們將中原地區弄得一片荒涼，是為了便於其放牧所需。
到窩闊台汗繼位時，大臣別迭仍然向窩闊台汗提出建議說：“盡管我們征服了漢人，卻毫無所獲，漢人對國家沒有一點用處，不如將他們去掉，讓土地上長起繁茂的青草，好讓我們放牧。”很明顯，他依然主張繼續實行殺掠和變農田為
牧場的政策。
這種做法嚴重破壞了社會經濟的發展，漢化了的契丹人耶律楚材堅決反對此次提議，他對窩闊台說：“陛下要大舉南伐金朝，必須有大量軍費供應。若把漢人保留下來，讓他們進行農業和手工業生產，政府向他們征收地稅、商稅、鹽稅、酒稅以及鐵冶稅等，每年可收入銀五十萬兩、帛八萬匹、糧食四十餘萬石，足以供給軍事需要，怎能說漢人對國家沒用呢？”
窩闊台聽耶律楚材所言，依然不太相信地說：“那就請你替我試著去辦吧。”
於是，委任他管理中原漢地並征收中原地區的賦稅。
耶律楚材受命之後，設立燕京等十路征收課稅使，依中原地區生產方式經營管理，成效顯著。
後來，窩闊台到雲中（今山西大同），耶律楚材將各路征收到的白銀和記錄各地倉庫收藏糧食的帳簿給窩闊台看。窩闊台見到這麼多白花花的銀子，非常高興地對耶律楚材說：“你每天都不離我左右，怎麼弄來這麼多銀子和穀物呢？”
沒等耶律楚材作出回答，又接著問道：“南國是不是還有你這樣的人材？”
耶律楚材回答說：“我在南國算不上什麼人材，有許多比我還強的人材。”窩闊台很讚賞耶律楚材的謙遜，當天就把中書省的大印交給了他，委其負責中原漢地之事。
耶律楚材管理中原漢地，頒行稅法，初見成效。然而，要使蒙古貴族“下從臣虜之謀，改就亡國之俗”，並不是件容易的事！他們對蒙古舊俗舊製因襲已久，對漢法百般抵製，所以耶律楚材“欲行其所學，戛戛乎其難哉”，其建策“見於設施者，十不能二三”，他的改革計劃在這裏很難推行。
元太宗六年（1234 年），窩闊台滅金後，以失吉忽禿忽為中州斷事官，於燕京設立官署，總領中原漢地行政、法律和賦稅等。由此，耶律楚材失去了主管漢地都邑財賦的實權。
公元 1239 年，回回大商人奧都剌合蠻撲買中原漢地課稅，以銀四十四錠為額，加倍搜刮。窩闊台以其搜刮有道，命其擔任提領諸路課稅所之官，使其控製了漢地財賦大權，耶律楚材所定稅製完全遭到破壞。奧都剌合蠻總領財賦，實際上是大肆搜刮，隨意“增辦”課稅，不僅將撲買所增稅額完全轉嫁到人民頭上，而且額外多取，從中牟取暴利。
元太宗十三年（1241 年），窩闊台又任花剌子模商人牙老瓦赤為中州斷事官，賦予更大權力。
脫列哥那稱製時期，牙老瓦赤遭排斥去職。奧都剌合蠻以貢獻金帛博得脫列哥那歡心，取代了牙老瓦赤中州斷事官的職位。
脫列哥那甚至授以禦寶空紙，任其隨意填寫，任意敲榨漢脂民膏。
貴由即位後，殺奧都剌合蠻，重新起用牙老瓦赤主管中原漢地政刑財賦。貴由死後，政局更加混亂不堪，諸王後妃貴族等乘機大肆搜刮，他們“遣使於燕京迤南諸郡，征求貨財、弓矢、鞍轡之物，或於西域回鶻索取珠璣，或於海東樓取鷹鶻，馬日騎絡繹，晝夜不絕，民力益困”。中原漢地在極大程度上遭受到嚴重破壞。
忽必烈就是在這種形勢下受蒙哥汗之任管理漠南漢地軍國庶事的。
在金蓮川幕府謀士的全力幫助下，忽必烈決心采用“漢法”治理漢地，在較短的時間內效果顯著，基本改變了邢州、河南及關中三個地區的麵貌。
邢州乃答罕剌昔裏吉後裔的封地，地處驛路要衝，其地官府無節製地征斂，使臣往來也隨意勒索，人民不堪饑餓與欺辱，相繼逃往外地謀生，這裏由原來的一萬戶很快下降到五七百戶。答罕剌麵對這種形勢，一籌莫展。1251 年，聽說忽必烈來漠南漢地主持軍國庶事，一便立即派遣使者央求忽必烈選任良吏進行撫治。
忽必烈立刻奏準設立邢州安撫司，以脫兀脫和張耕為邢州安撫使、劉肅為邢州商榷使，前往治理。
張耕和劉肅皆主張以“漢法”治理邢州，脫兀脫則勾結被罷黜的舊臣，阻撓新政施行，安撫司長官趙良弼將此事速速告知忽必烈，忽必烈當機立斷，罷免了脫兀脫。
於是，張耕、劉肅、趙良弼等人同心協力，興辦鐵冶以足公用，造行紙幣以加強商品流通。同時黑整頓驛站，修造官舍，申嚴法禁，使文書錢穀奉行嚴謹，無所奸欺。
不久，流亡者陸續複歸。戶口因此增加十倍，“邢乃大治”。邢州行用漢法取得顯著成效，這更堅定了忽必烈任用儒生、行用漢法的信心和決心。
河南地區是金末遷都汴京（今河南開封）以後蒙金爭奪的主要地區，破壞十
分嚴重。蒙古滅金後，舊製度被打亂，新的製度卻還沒有建立起來，人們無章可循，所謂“河南民無依恃，差役急迫，流離者多，軍無紀律，暴掠平民，莫敢誰何”。
當時，燕京行省斷事官牙老瓦赤和不隻兒總領中原財賦，不但不加管理，相反卻橫征暴斂，與劉福相比，有過之而無不及。然這些官員深得蒙哥信任，控製河南地區的行政和財賦大權，忽必烈也無法進行幹預和糾正。
於是，忽必烈特意朝覲蒙哥，請求試治河南地區，並提出不許牙老瓦赤等人幹預河南事務。蒙哥稍稍遲疑之後應允了下來。忽必烈取得河南地區治理權後，立即在汴京設置河南經略司，以忙哥、史天澤、楊惟中、趙璧為使，陳紀、楊果為參議，代其治理河南。
史天澤乃燕京永清人，世為當地豪族，後降附蒙古，以真定為基地，建立起一支強大的地方武裝。史天澤文韜武略皆全，在當時有很大的影響。
楊惟中為弘州人，少侍太宗窩闊台，後隨蒙古軍攻宋，從而得名士數十人以及大量圖書，於燕京建立太極書院，與儒士趙複、王粹等講授程朱理學，漢文化水平極高。
公元 1256 年，蒙哥又將懷孟之地補賜予忽必烈，忽必烈令商挺兼治懷孟，打擊豪強，積極發展生產。
公元 1260 年，忽必烈又派幕僚覃澄為懷孟路總管。覃澄在當地開渠，引沁水溉田，講求農桑種植之利，促進了當地農業的有利恢複和發展。
關於邢州、河南、關中三地的治理，姚樞有一段總結性論述，他說：“陛下（忽必烈）天資仁聖，自昔在潛，聽聖典，訪老成，日講治道。如刑州、河南、陝西皆不治之甚者，為置安撫、經略、宣撫三使司。其法，選人以居職，頒俸以養廉，去汙濫以清政，勸農桑以富民。不及三年，號稱大治。諸路之民望陛下之拯己，如赤子之求母。”
忽必烈使用漢法治理漢地取得了很大成效，他不但取得了統治漢地人民的豐富經驗，也樹立了自己在漢中的威望，其“愛民之譽，好賢之名”迅速在漢地傳播開來，漢族儒士相繼投靠忽必烈。忽必烈得到了北方漢族地主階級的極大擁護和支持。
忽必烈受命主持漢地軍國事務，由漠北南下爪忽都，仍然保持蒙古入帳居野
處、冬夏遷徙的遊牧習慣，過著居無定所的生活。
一般情況下，夏季不出征時駐帳於金蓮川，或駐帳於大盤山；冬季則臨時尋找避寒之處居住，或在桓州（今內蒙占正藍旗北），或在離燕京不遠的奉聖州之北，有時也在撫州（今河北張北）。
蒙金交戰以來，桓州、撫州、昌州等地均遭到極大破壞，居民逃亡，隻有昌州還居住著百餘戶人家。在這種情況下，人們無法定居生活。
而金蓮川幕府的大多數人則習慣於以城而居，難以適應“居穹廬，無城壁棟宇，遷就水草無常”的草原遊牧生活，因而，他們積極建議修城定居。
忽必烈頻繁與漢族士大夫接觸，受漢文化影響已極為深刻，也覺得應該有一個比較固定的住處，於是立即答應了漢人幕僚的請求，於 1254 年“複立撫州”，以惠州灤陽人趙炳為撫州長官，對撫州進行修複和整理，充做幕府人員的暫時住所。接著，便著手在駐帳處營建城舍，開始做長期經營的打算。
公元 1256 年，忽必烈令精通術數卜筮的劉秉忠選擇合適的地點修建新城。
劉秉忠探察了桓州等草原地區。見桓州之東、灤水北岸的龍岡北依南屏山，南臨金蓮川，東西都是廣闊的草原，地勢平坦，適合建城。便告知忽必烈，經過占卜，龍岡地區最吉，最適於建城。
忽必烈聽了劉秉忠的話，親自到龍岡去進行察看，見其地地勢平坦，位於蒙古草原南緣，北連朔漠，地處要衝。既便於與和林的大汗進行聯係，又有利於對華北和中原漢人地區就近控製，十分符合這個蒙古藩王總領漢地的統治需要，並且也符合他赴和林“會朝展親，奉貢述職”的需要，因而，忽必烈特別高興，立即命劉秉忠選擇人材負責新城修建。
劉秉忠推薦真定槁城人董文炳、真定獲鹿人賈居貞和豐州豐縣人謝仲溫共同監築新堀，忽必烈當即批準，令三人即刻走馬上任，特令謝仲溫“為工部提領”，授權說：“汝但執梃，雖百千人，寧不懼汝耶！”
三人受任之後，全力以赴，精心工作，前後用了三年時間，按照漢人的建築樣式、技術和風格，設計和建造了這座草原城市，後定名為開平，並重新進行擴建。
開平城的興建，在當時是一個極有影響的重大事件，震動朝野，在民間留下了許多關於忽必烈向龍借地建城的傳說。
傳說忽必烈向龍借地建城，這當然不足為信，但我們剔除其迷信色彩，仍不難看出當時建城時，可能做了排幹積水等大量艱難工作。民夫和工匠們一定克服了重重困難，才使一座嶄新的草原城市能夠屹立於灤河邊上。
開平城“龍崗蟠其陰，灤江經其陽，四山拱衛，佳氣蔥鬱”。當時，新城一定非常之壯觀。
開平城建成以後，忽必烈把幕府成員轉移到這裏，他們在這裏講經傳道，向忽必烈灌輸儒家思想和介紹曆代的統治經驗，為他“大有為於天下”出謀劃策。
這樣一來，開平城成了忽必烈統治漢地的中心，也是他的謀士班子的活動中心，製定政策和漢化的中心。
和林是大蒙古國最初的統治中心，後來忽必烈建立元朝，把都城移到了大都（今北京）。開平城的修建，對於蒙古這個遊牧民族從漠北草原遊獵經濟向中原地區農耕文明過渡，發揮了極為重要的作用。
誌向遠大、胸懷天下的忽必烈，在一批漢族謀士的佐助下，意識到漢地雄厚富庶的政治經濟力量，在整個蒙古地區中占有舉足輕重的地位。
基於此，他及時改革蒙古舊俗，主動學習漢法，把自己的統治中心移到漢地，用漢法治理漢地，保證了自己的經濟實力，也贏得了漢人的廣泛支持，因此聲望日高。
但是，隨著忽必烈勢力和聲望的日益提高，特別是忽必烈采用漢法，使那些習慣於隨意勒索的蒙古、色目貴族難遂其願，他們的財路受到嚴重的影響，因此，他們對忽必烈極端仇視。
於是，在一二五六年，有人到蒙哥汗那裏告發忽必烈及其幕府人員。
他們對蒙哥汗說：“忽必烈的王府礙中土心，他們拋棄了蒙古祖宗之法，采用漢法，深得中原漢地知識分子的擁護。漢地人們尊忽必烈為賢王，把他看成是中國之主，並願意效力於他。”
這些人進一步挑撥道：“他們把忽必烈看成是中國之主，這樣的話，大汗您應該往哪兒擺呢？這不明擺著沒把您放在眼裏嗎！”
蒙哥汗對於忽必烈勢力的發展及其受到漢地人們的擁護，早有耳聞，但沒有想到自己的親弟弟會威脅自己的汗位。今天聽了這些人的挑撥之詞，心裏為之一動，隨著讒言的進一步惡毒和深化，他的心靈有些震顫了，開始有些擔心了。
就在蒙哥思緒不定之時，又聽有人說：“忽必烈‘王府諸臣多擅權為奸利事’，總是同大汗爭奪財權，他們收買了您手下的侍臣塞睦旃，偷偷把大汗國庫裏的錢財提供給忽必烈。他們在掌管陝西、河南、邢州等地期間，也把應該歸屬大汗的一些稅收擅自送到忽必烈幕府。”
在這些告發忽必烈及其幕府人員的人當中，一類是蒙哥的“宗親”，另一類是掌握天下財賦的“奸臣”。
他們不僅忌妒忽必烈的聲望，更痛恨忽必烈堵住了他們亂收賦稅的財路，便喋喋不休地向蒙哥告狀。
剛開始，蒙哥並沒放在心上，後來聽到這些人說忽必烈聲望日高會威脅他的汗位時，他的心已被震動，當再聽說忽必烈及其幕府人員隨便截留他的稅賦時，他怒不可遏，立即叫來親信大臣阿蘭答兒、劉太平、囊加台、脫因等人，讓他們前往陝西、河南等忽必烈治地，理算（檢查核算）錢穀。蒙哥特任阿蘭答兒為行省丞相、劉太平為參加政事，授予其生殺大權，以嚴厲打擊忽必烈幕府人員。
阿蘭答兒等人到達河南、陝西後，搜羅酷吏組成鉤考局，大行鉤考。受審查的大多是是忽必烈所創設的陝西宣撫司、河南經略司等機構的大小官員。
阿蘭答兒等人把這些人召集起來，向他們宣布一百四十二條條例，然後再逐一進行審查。
同時，大開告訐之風，他們對忽必烈任用的官員，編造罪名，欲置之死地而後快。在他們看來，除了處罰史天澤、劉黑馬需要上奏大汗以外，其他官員都可以不經請示大汗，直接處死。
阿蘭答兒不僅是這樣說的，而且也是這樣做的。他們“恣為威酷，盛署械人熾日中，頃刻即死”，隨意編造罪名，再進行嚴刑拷打，當時，陝西宣撫司官吏死於酷刑者就多達 20 餘人。
很明顯，阿蘭答兒等人秉承蒙哥旨意設鉤考局的主要目的是為了奪回忽必烈控製的河南、陝西地區的民政和財賦大權，他們迫害幕府人員，以打擊忽必烈的勢力。當時，幕府人員都看到了這一點，自知凶多吉少，所以人心惶惶。