忽必烈看到蒙哥設置鉤考局，以檢查財賦為名，打擊幕府人員，明白矛頭是指向自己的。
但在當時的情況下，忽必烈身為藩王，手中的權力有限，調動軍馬及糧餉的
大權還掌握在蒙哥汗手裏，因此，很難和蒙哥進行直接的較量。這一點忽必烈非常清楚，因此，他異常憂懼，一時拿不定主意。
謀士姚樞見阿蘭答兒拷打忽必烈派出去的幕府官員，並一一予以治罪，知道蒙哥對忽必烈不放心，擔心忽必烈奪去他的帝位，於是向忽必烈建議說：“大王長期居住在漠南地區，離蒙古本土較遠，與蒙古本土的親人見麵時間少，難免會產生疏遠，因有人離間，而引起大汗疑忌，這也無可厚非。但大汗是君、是兄，大王是臣、是弟，我們不可能同他計較是非。更進一步說，我們遠離本土，時間長了必將受禍。為今之計，倒不如將家口送往汗廷，做在那裏長居的打算，實質是留作人質。然後，您再親自去朝覲蒙哥汗，向大汗請安。這樣一來，就可使您和大汗的關係得到改變，大汗對您的猜疑也因此而消釋。”
忽必烈正愁無計可施，聽完姚樞的一席話，他恍然大悟，立即依計帶著妻子女兒親自去朝覲蒙哥。
這時，蒙哥正打算親自伐宋，已經渡漠而南，到達河西之地。忽必烈先派使臣請示蒙哥，以表朝覲之意。
蒙哥得知後，極為緊張，以為忽必烈居心叵測，此來必有陰謀，因而沒敢答應。忽必烈見兄長對自己猜忌很深，又一次派遣使臣前往。蒙哥汗還是放心不下，就命他將家屬輜重留下來，單身入覲。
因此，忽必烈先派人把妻子女兒送到蒙哥處，然後，於當年十一月親自去朝覲蒙哥。
兄弟倆見麵後，一時相當尷尬萬分。蒙哥見忽必烈誠心誠意，並沒有什麼異心，終於動了手足之情，兩人相擁而泣。
忽必烈哽咽著欲表明自己絕無二心的心跡，蒙哥“竟不令有所白而止”。
兄弟倆見麵後，蒙哥的疑心略釋，便決定對忽必烈不再追究，下令停止對河南和陝西地區的鉤考，對忽必烈表示寬大。
忽必烈為了表示讓步，交出了河南、陝西、邢州等地的全部權力，並調回自己派出的藩府人員，撤消了河南經略司、邢州安撫司、京兆宣撫司及其所屬機構。
那時，又有一位“宗親”建議說：“忽必烈剛剛完成了平定大理的任務，又患了足疾，應該讓忽必烈回家休息。”蒙哥雖然和忽必烈見麵，表示諒解，但內心的陰影猶存。蒙哥聽了這位“宗親”的話，順水推舟，對忽必烈表示出關心，
讓他在家休息。事實上，這是為收回忽必烈的兵權。
對於兄長的關心和愛護，忽必烈別無選擇，隻得以療養足疾為由，回家閑居。
忽必烈身在藩邸，卻誌在天下，因與大汗的權威發生抵觸和矛盾，忽必烈不得不以他的謙恭忍讓，才保全了自己，避免了一場災難。
從表麵上看，忽必烈在這場鬥爭中處於下風，但是，忽必烈經營漢地多年，勢力雄厚，所以他並未放棄控製中原漢地的遠大誌向，正像他對郝經所說的那樣，“時未可也”，“可行之時，爾自知之”。在這裏，忽必烈正是以退為進，等待時機，以求東山再起。此後不久，機會便來臨了。
公元 1256 年春，蒙哥汗在蒙古中部的豁兒豁納黑主不兒之地舉行了忽裏台貴族會議。諸王也孫哥、駙馬帖裏幹等建議盡快征伐南宋。蒙哥汗完全同意他們的意見，聲稱：“我們的父兄們，過去的君主們，無不建功立業，他們攻占過某個地區，在人們中間樹立了自己的威望。我也要親自出征，去攻打南宋”。
第二年，派遣阿藍答兒南下鉤考以及忽必烈總領漠南軍國重事權力的解除，更促使蒙哥汗加快了實施親征南宋的計劃。
公元 1258 年二月，蒙哥汗親率大軍渡黃河，由此拉開了親征南宋的序幕。
這是蒙古第一次大規模征服南宋的軍事行動。
對這次親征南宋，蒙哥汗事先已作了較為周密的部署和安排。他事先已安排幼弟阿裏不哥和皇子玉龍答失留守和林。進攻南宋的軍隊分東、西、南三路。諸王塔察兒率領東路軍攻略荊襄。奉命參戰的諸王貴族主要有：也孫哥、察忽剌、忽林池、阿勒赤、納陳駙馬、帖裏幹駙馬、怯台、不隻兒、忙哥一忽勒察兒、察罕等。蒙哥汗親率西路軍出發，進攻川蜀。奉命參與的諸王貴族主要有：合答黑、禿塔黑、忽失海、阿必失合、納鄰一合丹、合答黑赤薛禪、末哥、阿速帶等。另外還有史天澤等漢軍，已在巴蜀作戰的劉黑馬、汪德臣、紐磷等所率軍隊，也在西路軍行列。兀良合台所率的雲南蒙古軍和蠻焚軍一萬三千為南路軍，進攻路線是經廣西、貴州直進潭州（今長沙）。三路軍隊總數十萬有餘，試圖對南宋實施東、西、南三麵的戰略圍攻。
蒙哥汗還遣使與其他兩路軍事先約定：1260 年正月在潭州進行會師，而後順江東下，直取臨安。這顯然是一次目的在滅亡南宋的戰略性大進軍行動。
蒙哥汗於 1258 年十月取道漢中抵達利州。在鞏昌總帥汪德臣的全力協助下，
蒙哥所率軍渡嘉陵江及白水，一舉攻取地勢險要的苦竹隘。接著沿嘉陵江東下，拔宋潼川府治長寧山城，招降閬州大獲城並運山、青居、大良等城。年底，蒙古軍順嘉陵江南下，企圖進攻南宋在四川的重要根據地重慶，不料在重慶北一百四十裏的釣魚城遭到前所未有的殊死抵抗。
釣魚城位於嘉陵江、渠江、涪江交彙之要衝，東、南、北三麵臨江，西依華瑩山，皆是峭壁懸崖，陡然阻絕。自淳祐三年（1243 年）宋朝四川製置使餘蚧等在此築城，釣魚城便成為屏蔽重慶的軍事重鎮。
公元 1259 年二月，蒙哥汗掃清外圍後，親自督促蒙古軍和漢軍對釣魚城發動強烈攻勢。大軍首先進攻伸至江邊的“一字城”，隨後，又輪番進攻東、西、北三麵的城門。
因“炮矢不可及”，“梯部不可接”，連續強攻五個月之久，損兵折將，未能破城。守將王堅還一度夜襲蒙古軍營寨。蒙哥汗一心欲“乘拉稿勢，不棄去而必拔之”。就連為蒙哥汗充當禦前先鋒的汪德臣，也在攻城時負傷染疾而亡。
七月，蜀川一帶暑熱難忍，又因周圍屍骨累累，軍中瘟疫開始流行開來。
拉施德《史集》記述了這段令蒙古人異常沮喪痛苦的曆程：“當蒙哥合罕正在圍攻上述城堡時，隨著夏天的到來和炎熱的加劇……在蒙古軍中也出現了霍亂，他們中間死了很多人。世界的君主（指蒙哥）用酒來對付霍亂，並堅持飲酒。
但突然（他的）健康狀況惡化，病已到了危急之時。”
蒙古軍隻好暫時停止了對釣魚城的猛烈進攻，轉而向南進攻重慶。而蒙哥汗竟在轉移營地的途中，死於金劍山溫湯峽（今重慶北溫泉）。
蒙哥汗死後，群臣奉喪北還，將其葬於潮匕成吉思汗家族墓地起輦穀。
征川蜀的蒙古軍和漢軍，除汪總帥與紐磷部外，大部分已北撤至六盤山。蒙哥汗親征川蜀，卻以他本人釣魚城下猝然身亡而告終。
蒙哥汗進攻釣魚城的慘敗和陣前身亡，表明他不是一位高明而極具才幹的軍事家。
蒙哥把對南宋的主攻戰場錯誤地確定在利於宋軍防禦而不利於蒙古軍進攻的川蜀地區。之前，掌膳食的宿衛士術速忽裏就曾提出建議，不必以全力攻取釣魚城。應在重慶與釣魚城之間留戍銳卒五萬，牽製兩城守軍，主力軍隊可沿江東下，出三峽，逼荊楚。但此建議並未被蒙哥汗所采納。宿衛士遊顯也曾勸諫蒙哥
汗放棄親征川蜀，轉而取道大散關東，直臨江漢。蒙哥汗竟以“業已至此”而拒絕。忽必烈事後責其：“當時若從此策，東南其足平乎。朕在鄂渚，日望上流之聲勢耳。”
蒙哥身為蒙古大汗，卻親臨前線指揮大軍攻城，犯了“萬乘之尊”不宜輕動之大忌。他拋棄蒙古軍靈活機動的野戰長技，違背蒙古騎兵喜寒惡熱的生活習性，聚數萬之眾，冒盛暑，強攻防禦堅固且範圍有限的釣魚城，數月而不下，兵老師鈍，不改陳規，且不思變通，逞匹夫之勇，以身殉陣，張“千金之弩，為鼷鼠而發”。在成吉思汗諸多子孫中，蒙哥汗的軍事才能，不可恭維。
蒙哥汗的猝亡，使蒙古貴族滅亡南宋的戰爭進程暫時中斷了，這客觀上延長了南宋王朝的統治時間。
蒙哥汗之死，對於蒙古帝國來說，無疑是莫大的噩耗和災難，但對一度被解除總領漠南軍權的忽必烈來講，卻可以說得上是一福音。它使尚未規範化的蒙古汗位繼承問題波瀾又起，同時也為忽必烈的重新走上政治舞台和問鼎蒙古國汗位，提供了一個絕好的機會。
依按照蒙哥汗親征南宋的安排，東路大軍由東道蒙古宗王塔察兒（鐵木哥·斡赤斤之孫）率領，負責進攻荊襄。據說，塔察兒率領十萬鐵騎沿漢水攻取襄樊。
圍攻襄陽、樊城整整七天，未能攻克。然後又回撤到自己的營地，駐屯下來。
蒙哥汗得知此消息，非常震怒，派使者申斥道：“你們回來時，我要下令狠狠地懲罰你們！”另一名隨同蒙哥汗攻蜀的東道宗王忽裏黑赤（也孫哥之弟），也派人傳話給塔察兒道：“忽必烈合罕曾奪取了那麼多城堡，而你們卻隻帶著自己的破爛屁股回來，也就是說你們隻忙於吃喝”。
被解除總領漠南軍國重事職務的忽必烈，事先接到蒙哥汗的諭旨：“忽必烈合罕患足疾，他已率師遠征，平定諸多作亂地區，今可讓他留在家中靜養。”忽必烈隻好遵旨在漠北哈剌溫一隻敦的帳殿裏療養腳病。
公元 1257 年冬，蒙哥汗度漠南親征南宋之前，忽必烈曾與其他拖雷係親王趕至玉龍棧，為汗兄送行，宴會過後，即奉命返回。
忽必烈心裏非常清楚：蒙哥汗不喜歡他參與這次南征。因而他難免有些失落。
返回營地以後，近侍、康裏人燕真向忽必烈建言：“主上素有疑誌，今乘輿遠涉危難之地，殿下以皇弟獨處安全，可乎？”忽必烈覺得燕真的話不無道理，立即
遣使請求蒙哥汗允準他出征南宋。
蒙哥汗正為塔察兒攻襄樊失敗而大發雷霆，出於對東路軍統帥難定人選和征伐南宋全局而考慮，他不得不重新起用忽必烈。
於是，蒙哥汗又頒一道新詔旨，旨稱：“忽必烈合罕奏告說腿疾已愈，怎能坐視蒙哥合罕出征，而自己家居休息。今可讓他率領塔察兒那顏的軍隊向南家思邊境推進”。
忽必烈終於又獲得複出南下總兵的機會。
關於忽必烈代替塔察兒統率東路軍的數量及構成，拉施德《史集》《忽必烈合汗紀》聲稱為“一萬精兵和數萬劄忽惕人”；同書《蒙哥合罕紀》又稱：“十萬軍隊”。二者比較而言，前者詳實可信。所謂“一萬精兵”主要指木華黎國王孫霸突魯所部蒙古軍。“數萬劄忽惕人”，又包括張柔順天萬戶和嚴忠濟、嚴忠嗣東平萬戶、解誠水軍萬戶及史權真定萬戶的部分軍隊等。
蒙哥汗八年（1258 年）十一月，忽必烈由開平出發，大部分藩邸侍從與其隨行。次年二月，會諸王於邢州。
五月，忽必烈至濮州（今河南濮陽東），召集東平名士宋子貞、李昶及諸隨從侍臣共同討論對南宋用兵方略及敵我得失優劣。
宋子貞言：“本朝威武有餘，仁恩未洽。天下之民，替替失依，所以拒命者，特畏死爾。若投降者不殺，脅從者勿治，則宋之百城，馳檄而下，太平之業，可指日而待也。”
李昶論及用兵，也以伐罪、救民、不嗜殺為對策。
張文謙、劉秉忠及姚樞又多次建言：“王者之兵，有征無戰，當一視同仁，不可嗜殺”。忽必烈欣然接受，答複說：“保為卿等守此言！”
郝經也提出，此時伐宋，時機還不夠成熟。應簡選賢能將相，敦厚宗族，布置列鎮，結盟保境，興文習武，育材恤氓，培植元氣，待時而動，方可圖取南宋。
商挺則說道：“蜀道險遠，瘴疾時作，難必有功，萬乘豈宜輕動？”
對郝經不讚成攻宋的建議，忽必烈雖沒有采納，但卻亦能優容以待。聽罷商挺的言論，忽必烈沉思良久，堅定地回答：“卿言正契吾心”。
此時，忽必烈對南下攻宋的決心是堅定不移的。對蒙哥汗親率重兵主攻川蜀能否成功，卻持保留態度。他或許越來越感到自己所率東路軍責任之重大。
七月十二日，忽必烈到達汝南（又作蔡州），與木華黎之孫霸突魯等所率軍隊會合。忽必烈命霸突魯等先行至漢水之畔，準備大軍的糧草，並告誡南征軍將不可妄自殺戮。
忽必烈又奏請三朝舊臣楊惟中和藩邸侍從郝經擔任江淮荊湖南北等路正、副宣撫使，率領歸德一帶的軍隊，先行南下，到長江北岸時，設立行台，宣布恩信，招納降附，約束蒙古、漢軍諸將帥。令書記孫貞督促蔡州的軍糧。燕京行台官月合乃則奉命留守於汴梁掌管軍需愧饢，調運濟南鹽數百萬斤，散於軍隊所經州郡，以換取糧食。孫貞發現軍士犯法，當即綁縛州縣有司，上報給忽必烈。而後，由忽必烈下令戮之以示眾。如此一來，諸軍上下凜然有序，沒有人敢違抗軍令。
但這裏有兩點不得不說：一是忽必烈自開平出師到赴汝南調兵遣將，中間花了八個月的時間，行動過於遲緩；二是忽必烈並未西去進攻襄樊，而是從汝南南下，直指江漢。對於前一點，有人推測忽必烈是故意拖延時間，以觀川蜀用兵進展狀況。不過，忽必烈剛剛恢複總兵，他不會不知道蒙哥汗疑忌尚存。因而，有關忽必烈拖延時間和坐觀川蜀的推測，與情理顯然不合。企圖躲過炎熱的夏季，推延至秋季大舉進攻，則顯得比較現實，並且也容易得到蒙哥汗的諒解。至於不攻襄樊，直趨江漢，正說明了忽必烈在軍事上比塔察兒的高明。因為襄樊曆來易守難攻，塔察兒已從那裏無功而返，不至於重蹈其覆轍。
到達淮河北岸時，忽必烈聽到了蒙哥汗猝亡於合州釣魚城的消息。他急忙與霸突魯商議，然後說“我們率如此龐大的軍隊來到這裏，怎能因為謠傳便無所作為地回去呢？”於是，決定讓全軍繼續南下，忽必烈自己墊後，又派遣蒙古八魯刺思部斡兒客那顏充前鋒，捕殺了南宋軍的哨兵，防止他們把蒙哥汗猝死的流言傳播出去。
八月十五日，忽必烈率軍渡過淮河。二十日，攻入大散關，南宋守軍紛紛潰退逃遁。二十一日，抵達黃陂。宋把光山縣治所移至台山寨上，忽必烈命千戶董文炳、劉思敬前去攻取。劉思敬率先登上寨牆，中流矢受傷。董文炳又親自到寨下，對守寨部眾曉之以理，忽必烈又派廉希憲幫助勸說，守者終於投降。
從將鄭鼎乘勝追擊，俘獲胡知縣，卻不幸陷入泥潭，且遭伏兵襲擊。忽必烈聞訊後，立即召鄭鼎返回，又給他三百士兵，以備不測。還告誡鄭鼎：“為將當慎重，不可恃勇輕進！自後非奉朕命，毋得輕與敵接”。對攻寨受重傷的劉思敬，
忽必烈又親自前往慰勞賜酒。
與此同時，張柔奉命進攻南宋五關之首——虎頭關，與宋軍交戰於沙窩，張柔之子張弘彥擊敗宋朝守軍，奪取了虎頭關。嚴忠濟、嚴忠嗣兄弟率軍渡淮以後，出掛車嶺，與宋兵激戰三晝夜，戰果卓著，大軍進抵蘄州。
忽必烈麾下的東路軍，已突破宋軍的淮西防線，直逼長江北岸。
九月一日，正當忽必烈準備渡江時，隨從蒙哥汗伐蜀的異母弟末哥，從合州釣魚山派來使者報告蒙哥汗猝亡之訊，並請忽必烈北歸以定國家大計。
末哥的母親是忽必烈的乳娘，因了這層親密關係，末哥特意派人趕來送信。
蒙哥汗死訊已非謠傳，已完全屬實。
忽必烈命軍隊暫時停駐下來，全體將士向蒙哥汗致哀。
蒙哥汗猝亡的噩耗，必然影響到忽必烈的渡江計劃。
此時，有人提議立即北返。忽必烈卻聲稱：“吾奉命南來，豈可無功而還？”
忽必烈如此決定，顯然是十分明智的。因為所有蒙古人最尊敬的是戰場上的英雄。對成吉思汗的繼承者來說，定然得有軍事征服的光輝業績。忽必烈好不容易才獲得複出總領東路兵的機會，若是如塔察兒那樣無功而返，將會在黃金家族中顏麵掃地。再者，兀良合台所率南路軍奉旨經南宋轄區轉戰北上，東路軍若不及時渡江接應，南路軍必有覆滅之危險。在蒙哥汗身亡及西路軍無法東進的不利形勢下，忽必烈如約渡江，將會收到與之會合的南路軍，實力必能壯大，亦會收到提高在蒙古貴族中威望等多重成效。況且，渡江計劃及各項準備已大體就緒，渡江已如箭在弦。兩天前，先鋒茶忽曾呈送給忽必烈自前線截獲的一份南宋沿江製置使的榜文。榜文寫道：“今夏諜者聞北兵會議，取黃陂民船係筏，由陽羅堡以渡，會於鄂州”。忽必烈看後，說：“此事前所未有，願如其言”。由於附近沒有其他的渡口，隻能從陽羅堡渡江。
為了鼓舞士氣，忽必烈聽從劉秉忠的建議，派近臣忽刺孫前往軍中慰勞。於是，軍士們人人踴躍，願為效命，士氣極為高漲。
九月三日，忽必烈登上長江北岸距陽羅堡五裏的香爐山，俯瞰大江，觀察敵情。隻見長江自西流來，江北為武湖，湖東便是陽羅堡，堡南為滸黃州（又名白鹿磯）。南宋方麵陳兵十萬，列舟二千，築堡於岸邊，水陸戒備，並以大船扼江渡，確有橫截江麵之氣勢。
觀察完敵情後，忽必烈果斷決定，於次日早晨開始渡江。是夜，忽必烈命木魯花赤、張文謙準備船隻槳楫，又事先部署好準備專門奪取宋軍的兩艘大船。
四日黎明，天色陰霾灰暗，風雨交加。諸將都以為無法渡江，忽必烈卻十分泰然。董文炳主動請戰說：“長江天險，宋所恃以為國，勢必死守，不奪之氣不可，臣請嚐之。”忽必烈撥與敢死士兵近百與大型戰艦一艘，並親自為他們挑選甲胄。
忽必烈嚴令諸將帥揚旗擊鼓，分三路一起進發。恰此時，天氣開始轉晴。蒙古軍競相爭渡，董文炳、董文用兄弟所率敢死士衝前鋒，艨艟鼓棹急趨，疾呼奮進，二百艘戰船直抵南岸。
宋軍前來迎戰，鏖戰三個回合便潰敗下來。習於水性的張榮實，遵照忽必烈的命令，率所部水軍乘小船鏖戰於北岸，繳獲宋軍大船二十艘，俘虜二百人，溺死者無數，還斬殺宋軍將領呂文信。水軍萬戶解誠及部將朱國寶率領精銳，在大江中流與宋軍激戰，經十七個回合，終於奪取敵艦千艘，殺溺敵軍不可勝數。宋軍大敗，蒙古軍勝利渡江。
前鋒張宏在南岸樹起“北鬥旗”為信號。董文炳使其弟董文用乘小船往江北報捷。忽必烈當時正在香爐山上，急忙策馬下山詢問戰勝狀況。並站立於馬背上，豎起馬鞭向上指著說：“天也！”
接著，忽必烈調動各路軍紛紛渡江，又傳令：“今夕毋解甲，明日將圍城”。
還命令張柔和、嚴忠濟、嚴忠嗣所率軍隊自間道趕赴鄂州，參加圍城之戰。
蒙古軍渡江後，忽必烈駐紮於江北岸滸黃州。他果然履行臨行前的諾言，頒布了嚴肅軍紀的命令：軍士有擅入民家者，以軍法處置。凡是俘獲人口，全部釋放。郝經《青山磯市》詩曰：“渡江不殺降，百姓皆安堵”，此便可為證。對俘虜中的儒士，忽必烈又接受侍臣廉希憲的建議，予以“官錢購遣還家”的特殊優待，所放還江南儒士多達五百餘人。
忽必烈曾派王衝道、李宗傑、訾郊三人為使，至鄂州城下諭降，但沒有奏效。
數日後，蒙古軍正式完成對鄂州城的包圍。
忽必烈還在城東北頭陀峰上立起五丈高樓，登臨亭上，號壓雲亭，觀察城中敵情。
郝經作《壓雲亭》詩，描繪當時的情景：
重嶺繞郭峻，高亭下臨鄂。
艨艟斷江流，甲騎蹩城腳。
拒命始進攻，鐵匝長圍合。
顧已無頭陀，徑欲椎黃鶴。
但是，對鄂州的圍攻並不十分順利。守城宋將張勝軟磨硬抗，先以緩兵之計，騙得蒙古軍暫時後撤。繼而焚燒城外民居，堅城固守。還將自重慶馳援的呂文德所部軍接人城中。賈似道、高達等軍也分別自漢陽等多方麵給予策應和支援。
忽必烈最初有些輕敵，一度以為：“賈似道率兵救鄂，事起倉卒，皆非精銳”。
但實際情況是城內宋軍死守，外圍竭力救援，蒙古軍的進攻嚴重受阻。
因城牆難以攻破，蒙古軍就掘洞而入，宋軍則在城上以樹柵為夾城而頑抗。
張禧、張弘綱父子等敢死士拚死力戰，最先攻破城東南角。張禧還身負重傷。忽必烈見此狀後萬分焦急，忙派人前往急救。
在攻城百餘日不能破的情況之下，忽必烈急召來漢世侯張柔，對張說：“我猶獵者，不能擒圈中豕。野獵以供汝食，汝可破圈而取之。”張柔接到任務，立即命部將何伯祥加緊製造鵝車，並繼續在城下掘洞，另行派遣勇敢之士，率先攻城，屢次攻破城牆。
盡管鄂州城守軍死傷多達一萬三千餘人，守將張勝亦於城中戰死，然該城攻守之役一直相持不下，忽必烈始終未能完全攻克鄂州城。見賈似道入鄂後，蒙古軍屢破東南城牆，宋軍以木柵環城，一夕而就，忽必烈也曾發出如此感慨：“吾安得如似道者用之？”在忽必烈渡江攻鄂的同時，兀良合台奉蒙哥汗之命，已自雲南經廣西輾轉攻入湖南。
蒙哥汗九年（1259 年）八月，兀良合台所率蒙古四宗王騎矣三千與蠻焚軍一萬，先攻克廣西衡山塞（今廣西田東），沿途轉戰貴州（今廣西貴縣）、象州（今廣西象州）、柳州（今廣西柳州）及靜江（今廣西桂林）。十月進入湖南，又突破全州（今廣西全州）、辰州（今湖南沅陵）、沅州（今湖南芷江）等處宋軍的重重堵截，十一月攻至潭州（今湖南長沙）城下，擊敗湖南安撫使向士璧所部軍，開始對長沙發起圍攻。
忽必烈渡江後，曾派張柔進攻湖南，派鄭鼎襲擾江西諸州，派霸突魯攻嶽州（今湖南嶽陽），試圖主動接應兀良合台部。霸突魯所率軍一度攻人潭州境內，
因兀良合台軍尚未到達，隻得於十月又撤回鄂州。