打響滅宋戰役以後，忽必烈一直關心戰事的發展，當他聽到前線不斷傳來勝利捷報，心情無比激動與喜悅，仍然像往常一樣，對戰事的發展不斷做出布置和指示。
但忽必烈因為沒有身臨其境，不知道宋朝腐朽的速度已逞直線下降之勢，認為宋朝還有一定勢力，再加上西北諸王在北邊不斷騷擾，忽必烈對伯顏進軍這樣神速有些擔心，曾幾次以“士卒不習水土，遣使令緩師”，“以北邊未靖”，下令“勿輕入敵境”等。
至元十二年（1275 年）、五月，又因為擔心諸王騷擾，把伯顏從南方前線召回上都（今內蒙古正藍旗東閃電河北岸），專門商議是否繼續進攻南宋的問題。
伯顏攻宋，收到了很多成效，正欲率軍直取臨安，忽接回都命令，於是打馬飛行，很快趕回上都。
此時，西北諸王海都等人乘元軍攻宋之機，對忽必烈發動了新的攻勢，忽必烈有意停止攻宋，要伯顏北上平定海都叛亂。
伯顏向忽必烈詳細彙報了攻宋情況，並再三表示，宋朝現在很腐朽，正是滅宋的大好時機。建議繼續進兵，一舉滅宋。忽必烈聽了伯顏的話，對宋廷的腐朽有了新的看法，馬上批準了伯顏的請求，令其領兵迅速攻克臨安，滅亡宋朝。
同時，為了不讓西北諸王占到便宜，忽必烈又讓右丞相安童行中書省、樞密院事，輔佐皇子那木罕率大軍北征海都。
諸事安排完後，南北兩支大軍同時向對手發動了進攻。
伯顏快馬加鞭，晝夜兼程，趕回建康。
十一月，伯顏從建康、鎮江一線分兵二路直攻臨安。
以行省參政阿剌罕等為右軍，從建康出四安攻餘杭縣西北的獨鬆關；以張弘範、董文炳等為左軍，自江陰取海道經澉浦、華亭攻入臨安；伯顏與行省右丞阿塔海為中軍，從建康出發從常州進攻臨安。
伯顏下令，三路大軍水陸並進，浩浩蕩蕩地殺向臨安。
此時，臨安城內，慌作不堪。
賈似道因為丁家洲戰役不戰而逃，以及鄂州城下私自定約和扣留郝經等事暴露，群情憤怒，被貶往循州，途中被押送人員鄭虎臣殺死。
賈似道雖然被殺，但他把宋朝搞得混亂不堪，遺患無窮，流毒甚廣，已經無法挽回了。
朝中大小官員，聽說元軍三路來攻，都離職逃走；外地守臣，也都丟印棄城而去。
輔佐幼帝的謝太後急得像熱鍋上的螞蟻，忙寫了一張詔令，貼到朝堂上，全文曰：
我國家三百年，待士大夫不薄。吾與嗣君，遭家多難，爾小大臣不能出一策以救時艱，內則畔（叛）官離次，外則委印棄城，避難偷生，尚何人為？亦何以見先帝於地下乎？天命未改，國法尚存。凡在官守者，尚書省即與轉一資，負國逃者，禦史覺察以聞。
雖然謝太後苦苦哀求，對沒有逃者晉升一級的獎賞，又有對逃者進行懲罰的恫嚇，依然無濟於事，棄官而逃者不見其少，日見其多。
其時，謝太後知道形勢緊急，出於無奈，隻好下了一道哀痛詔，令各地趕快起兵勤王。謝太後在這道哀痛詔裏，承認“田裏有愁歎之聲，而莫之省憂；介胄有饑寒之色，而莫之撫慰”。
要求“文經武緯之臣，忠肝義膽之士”大起義兵，想挽救宋朝，並同意將來“不吝爵賞”，重重酬報。
詔書發到各地，那些平時“食宋君之祿”的大小官員和將領置之不理，隻想逃跑或投降元朝，去食新的主子的俸祿了。
隻有贛州（今江西贛州）知州文天祥與郢州守將張世傑率兵入衛臨安。
文天祥是吉州廬陵（今江西吉安）人，寶祜四年（1256 年）考中狀元，後被任命為贛州知州。
文天祥接到謝太後勤王詔書，不顧一切，拿出家財召募一支軍隊星夜趕往臨安保衛王室，卻遭到宰相陳宜中的否絕，派他到平江（今江蘇蘇州）去作知府，又讓他去守餘杭附近的獨鬆關，然而，還未等文天祥去上任，兩地均已失守，陳宜中隻好同意文天祥去臨安。
這時，宋朝大勢已去，再也無法挽回了，陳宜中與謝太後沒有辦法，隻好派出使者向忽必烈搖尾乞憐，請求退兵修好，表示可以稱侄納幣，稱侄不許，可以稱侄孫，最後願意稱臣，求封為小國。
然而此刻，再搖尾乞憐也沒有用，毫無疑問，每次都遭到了拒絕。
不過，伯顏受忽必烈之命，並不拒絕宋使前來談判，他怕把宋人逼急了，宋人或戰或逃，讓臨安的公私財富在戰火混亂中焚毀散失，因此，利用宋人委曲求全的心理，假意談判，慢慢進兵。
和議不成，文天祥主張讓謝太後、全太後（宋度宗後）、恭帝入海，留下自己背城一戰。陳宜中不同意，但又拿不出任何辦法，後來幹脆逃到溫州去了。
伯顏三路大軍進展順利，至元十三年（1276 年）年初會師臨安。
謝、全兩太後驚恐萬分手足無措，隻好任命文天祥為右丞相兼樞密使，派他去元營談判。
文天祥到達元營，不顧伯顏的威脅利誘，堅持先撤軍後談判的立場。
伯顏見文天祥如此，知為難得人才，於是打破元軍從不扣留使者的慣例，把其拘留營中，意欲使其投降。
文天祥被留，謝太後、全太後、宋恭帝沒有辦法，隻好捧著傳國璽和降表向伯顏投降。
伯顏接受降表，入臨安巡視，觀潮於浙江，而後駐於湖州。
隨後，伯顏在臨安設兩浙大都督府，命範文虎、忙兀台管令大都督府事宜。
伯顏義前張惠、董文炳、阿剌罕等人入城點核倉廩及軍民錢穀簿冊，收繳百官誥命官印等，又讓人收取禦用器物、宮中圖籍、符璽與珍寶等。
董文炳等人人城後，罷去南宋職官，解散南宋軍隊，封存府庫，收集禮樂器皿及圖籍等。又向翰林學士李檠建議說：
“國可滅，史不可沒。宋朝十六主，有天下三百餘年，其太史所記具在史館，宜悉收以備典禮。”
於是收集宋史及諸注紀五千餘冊，保存好，後送歸國史院，保存了大量典籍，為後來修撰《宋史》奠定了基礎。
因為伯顏牢記忽必烈“以曹彬為榜樣，不嗜殺人”的教誨，“奉揚寬大，撫戢吏民”，讓“宋民不知易主”，“九衢之市肆不移，一代之繁華如故”，馬上便使臨安市民安定下來。至元十三年（1276 年）三月，伯顏留下董文炳、阿剌罕等人經略浙閩未下州郡，令阿塔海等人進入宋宮，向恭帝及兩太後宣布詔旨，免其係頸牽羊之禮，跟隨大軍北上。五月，宋恭帝等至上都，忽必烈接見，廢其帝號，封為瀛國公。
元軍能夠攻占南宋首都臨安，全是忽必烈運籌帷幄、不失時機發動滅宋戰爭的結果；是忽必烈用人得當、又善於聽取劉整、伯顏等人建議的結果；是忽必烈發展經濟、整頓內政、保證前線物資供應的結果；是忽必烈不嗜殺人、安撫百姓
的結果。當然，這也離不開南宋自身的腐敗。
就在伯顏進圍臨安、宋恭帝準備投降之際，宋度宗之子益王趙呈等從臨安出走，經婺州抵達溫州，張世傑與陸秀夫等人，後來也越城逃走，聞聽二王在溫州，趕來相會，並輾轉來到福州。
文天祥出使元營被扣留，元人押解北上，行至鎮江。文天祥和隨從人員設法逃出，曆盡艱險，也來到福州，同張世傑、陸秀夫等人共同擁立年僅九歲的趙昰即位，是為宋端宗。然後傳檄遠近，號召恢複，在江南西路、福建路和廣南東路一帶繼續堅持抗元鬥爭。
至元十三年（1276 年）十月，忽必烈命塔出等人以江西行都元帥府兵自江西進入廣東，董文炳、阿刺罕、唆都以行省兵出浙東進入福建，分道追張世傑等。
十一月，張世傑等人奉帝呈逃走泉州，最後，提舉泉州市舶司官員薄奉庚也投降了元朝，張世傑、陸秀夫隻好護衛宋端宗逃往潮州。
這時，西北諸王海都等人的叛亂非旦未平定，相反，忽必烈派遣平叛的宗王蒙哥之子昔裏吉等人又發動了叛亂，劫持皇子那木罕與丞相安童，分送至術赤後王忙哥帖木兒和海都處，並回師攻掠和林，形勢立刻緊張起來。
忽必烈統觀全局，認識到當時的主要危險來自北方，於是將平南大軍陸續抽調北上，江南新附之地，守備頓呈空虛。
文天祥大加利用這一時機活動。
文天祥從鎮江逃脫，來到福州以後，“使呂武招豪傑於江淮，杜滸募兵於溫州”，很快又組織了一支抗元武裝，轉戰於贛南、粵東、閩西一帶，乘元朝大軍北調之機，聯絡各路豪傑，相繼收夏廣州、梅州、湖州、邵武、興化等地，曾取得“雩都大捷”，攻克興國，贛州所屬各縣全部恢複，元軍隻守住了贛州一城。
吉州所屬八縣地也恢複了四縣。各地聽到消息，都起兵響應，贛南、粵東的形勢出現了轉機。
自伯顏攻宋以來，元軍到處如入無人之境，少數地方與少數軍隊曾進行過抵抗，給元軍以嚴重打擊。
但範圍多限於一城一地，性質也隻限於消極防守，從來沒有進行過積極的反攻。
文天祥這次大規模的軍事恢複活動，曆史上是不多見的，不但鼓舞了各地抗
元鬥爭的士氣，也使元朝統治者大為震動。
消息傳到上都，忽必烈非常震驚。他本以為宋都失陷，其餘各地可隨手而拾，哪知又殺出來個文天祥，一時把元軍打得落花流水。
對於文天祥的膽識與勇氣，忽必烈既佩服又憤怒。
佩服的是，在首都陷落、皇帝被擄、大小官員都投降的形勢下，文天祥還能組織一支不小的軍隊，“驅群羊而搏猛虎”，堅持抗元鬥爭，這在腐朽的宋王朝當中，不能不說是個奇跡。
憤怒的是，忽必烈這時正忙於平定西北諸王的叛亂，弄得焦頭爛額，偏偏在這個時候，文天祥把他的江南部署搞亂了。
然而，忽必烈到底是一位傑出的政治家和軍事家，他在形勢極度複雜的情況下，仍然鎮定自若，統觀全局，進行新的部署。
他仍然將主力放在北方，命伯顏、阿術等率軍北征海都、昔裏吉等人的叛亂，同時，加強了南方的軍事部署，特設江西行省，以塔出、徹裏帖木兒、麥術丁、李恒、張榮實、也的迷失、失裏門、蒲壽庚、程鵬飛等人行江西行中書省事，分水陸兩路進攻閩廣。
後來，忽必烈又讓李恒、張弘範為蒙古漢軍都元帥，水陸並進，掃蕩殘宋勢力。又讓塔出、賈居貞行中書省事於贛州，兼轄江西、福建、廣州諸道，既要保證當地的穩定，又要保證前線的後勤供應。
忽必烈部署完畢，大家都各司其責。
這時，小皇帝在元軍的追擊下，東躲西藏，受盡了驚嚇，一時得病死了。陸秀夫、張世傑等人又立趙罡之弟趙昺為帝，後逃到崖山（今廣東新會海中），堅持抗元，在元軍的進擊下，文天祥連續失敗，就連自己的妻子歐陽夫人、女兒柳小娘等也落入元軍手中。
至元十五年（1278 年）十二月，文天祥撤出潮陽，轉移海豐，想進入南嶺山中，結營固守。
行至海豐以北的五坡嶺時，文天祥估計元軍一時追不上來，便停下來埋鍋做飯。此時陳懿投已降了元軍，為其擔任向導，帶領輕裝騎兵，兼程追襲，迅速就追到了五坡嶺。
這時，文天祥和幕僚們正在嶺上吃飯，沒有準備，倉促接戰，很快就敗下陣
來，文天祥等人全都成了元軍的俘虜。
當文天祥被押至張弘範麵前時，張弘範勸其投降。文天祥嚴辭拒絕。張弘範無可奈何，把文天祥押在軍中，同李恒合兵一處進攻南宋的最後據點崖山。
當文天祥隨軍經過珠江口外的零丁洋（今廣東中山南）時，想起當年在贛水皇恐灘應詔起兵勤王的情景，萬千感慨，麵對零丁洋，抱定誓死效國的決心，寫下了悲壯沉雄的千古絕唱：
辛苦遭逢起一經，幹戈寥落四周星。
山河破碎風拋絮，身世飄搖雨打萍。
皇恐灘頭說皇恐，零丁洋裏歎零丁。
人生自古誰無死，留取丹心照汗青。
至元十六年（1279 年）二月，張弘範率領軍隊到達崖山，讓文天祥寫信勸張世傑投降，文天祥說：“吾不能妍父母，乃教人叛父母。可乎？”堅決不同意。
後來，張弘範強迫文天祥寫信勸降，文天祥大義凜然，拿出他的《過零丁洋》
詩作為回答。
張弘範見通過文天祥讓張世傑投降已不可能，隻好下令軍中，向崖山猛攻。
張世傑把一千條大船結成一字陣，陣中的船同外麵的船用繩索聯結起來，四周加築樓棚戰柵，看上去如城牆一般。
張弘範見宋軍把大船聯在一起，就用輕舟滿載茅草，澆上油，乘著風勢，點上火，向宋軍的船隊漂去，希望收到赤壁火燒戰船的功效。
沒想到張世傑早有準備，在戰船上塗了厚厚的一層泥，讓火不容易燒著。船上又備有長杆，一見火船逼近，便伸出長杆，頂住宋船。
張弘範的火船到了宋軍船隊麵前，近不得前，隻好停在那裏，真可謂“玩火自焚”了。
張弘範見火攻失敗，便調來大炮，利用炮石、火箭作掩護，南北夾擊，突破宋朝水軍陣角，跳上宋船，同宋軍短兵相接。
宋軍雖然頑強抵抗，怎奈寡不敵眾，難以招架，眼看全軍就要覆滅，陸秀夫抱起年僅九歲的小皇帝投海而死。
張世傑力戰突圍而出，後遇風濤覆舟而死。
南宋至此徹底滅亡。
張弘範攻破崖山，非常高興，於軍中置酒大會，大肆慶祝。
席間，張弘範對文天祥說：
“國亡，丞相忠孝盡矣，能改心以事宋者事皇上，將不失為宰相也。”
文天祥絲毫不為所動，回答道：“國亡不能救，為人臣者死有餘罪，況敢逃其死而二其心乎”，請求以死報國。
張弘範又說，先生意欲留取丹心照汗青，今“國亡矣，即死，誰複書之。”
文天祥回答說：“商亡，而夷齊不食周粟，亦自盡其心耳，豈論書與不書。”
張弘範見文天祥死不投降，隻好請示忽必烈。
元軍攻占臨安，宋人先後投降，忽必烈曾經召見宋朝降將，問道：“汝等降何容易？”那些降將回答道：“賈似道專國，每優禮文士而輕武臣。臣等久積不平，故望風送款。”忽必烈聽完，覺得這些降將沒有骨氣，心裏一陣惡心，輕蔑地說：
“似道實輕爾曹，特似道一人之過，汝主何負焉。正如爾言，則似道輕爾也固宜。”
忽必烈本想在南人中選拔一些才能之士，來助他之力，結果在他所見到的降人當中，都是些無恥懦弱之徒，他以為南宋不會有像樣的人才了，大失所望。
在忽必烈為南宋人才匱乏而愁歎之際，張弘範所遣使者來到大都，向他報告了文天祥誓死不投降的情況。忽必烈聽此，驚訝不己，“既壯其節，又惜其才”，令張弘範將文天祥護送京師，不準隨意殺死。忽必烈決心勸降文天祥，並要委以重任。
至元十六年（1279 年）十月，文天祥被押到大都，忽必烈吩咐大臣，不論用何方法，一定要把文天祥勸降。
於是，勸降使者接連不斷地到來。
降元的留夢炎、王積翁先後來勸，文天祥痛罵叛徒，大力拒絕。
忽必烈又派宋恭帝來勸降，文天祥見宋朝皇帝親來，馬上跪到地上，痛哭流涕，連連說：“聖駕請回”，別的什麼也不講。伯顏手下的大將唆都也來勸降說：
“丞相在大宋為狀元宰相，今為大元宰相無疑。丞相常說國在家在，國亡家亡，這是男子心。天子一統，做大元宰相，是甚次第。國亡與亡四個字休道”，仍然想用高官厚祿來勸誘文天祥投降，文天祥絲毫不為所動。
多次勸降不成，丞相孛羅親自出馬，文天祥說：“自古有興有廢，帝王將相滅亡誅戮，何代無之，盡忠於宋，所以至此。今日不過死耳，有何言。”
孛羅問：“自古常有宰相以宗廟城郭與人，又遁逃去者否？”
文天祥回答說：“為宰相而奉國以與人者，賣國者也。賣國者必不去，去者必非賣國之臣。”
孛羅又問：“汝立二王，竟成何事？”文天祥說：“立君以存宗社，臣子之責，若夫成功，則天也。”
孛羅又說：“既知其不可。何必為？”文天祥說：“父母有疾，雖不可為，無不用醫藥之理，不用醫藥者，非人子也。天祥今日至此，隻有死，不在多言。”
孛羅氣得發瘋。隻好稟告忽必烈。忽必烈更加重視其氣節，下令將文天祥關押起來。想讓時間來改變他。
不久，元軍把文天祥的妻子歐陽夫人和兩個女兒都押到大都，表示，隻要文天祥一降元，家人立可團聚。
文天祥確實想念妻子兒女，然而他更重氣節，寧可不見親人，也不屈膝。
忽必烈聽說文天祥誓死不屈，更為讚賞，於是親自召見文天祥說：
“汝以事宋者事我，即以汝為中書宰相。”
文天祥回答說：“天祥為宋狀元宰相，宋亡，隻可死，不可生。”
忽必烈又說：“汝不為宰相，則為樞密。”
文天祥說：“一死之外，無可為者。”
忽必烈親自勸降不成，想把他放了，可謂愛才心切，這在古代帝王之中，實在少有。
這時，有位僧人說：“土星犯帝坐，疑有變。”中山地區又有人自稱“宋主”，有兵千人，揚言“欲取文丞相”。大都也有匿名書，“言某日燒蓑城葦，率兩翼兵為亂，丞相可無憂者”。
元人懷疑丞相即指文天祥，他們害怕釋放文天祥以後，文天祥“複號召江南”，所以，建議處死文天祥。
忽必烈雖然深覺可惜，但考慮元朝江山，還是含淚下達了殺死文天祥的命令。
至元十九年十二月九日（1283 年 1 月 9 日）文天祥在大都柴市從容就義，年僅四十七。
南宋徹底滅亡了，一代雄主忽必烈的心裏無比興奮，簡直難以用語言形容。
忽必烈滅亡南宋，建立了曆史上任何一個朝代都不能與之相比擬的大統一的王朝。
中國從唐朝末年以來，後曆經五代十國，戰事連續，遍生烽煙。天下擾壤，人心惶惶，苦不堪言。
後來出現了宋太祖與宋太宗兩位英主，南征北討，終於統一了中原和南方，但北方仍有遼、西夏政權的並立，西方和西南方又有未能直接管轄的吐蕃和大理等。
到了南宋時期，雖然金人興起，消滅大遼，但這種民族政權對立的格局並沒有打破。
成吉思汗興起於蒙古草原，雖然滅掉了西遼和西夏，但並沒有滅掉金和南宋，含恨九泉。
窩闊台繼承了成吉思汗的遺誌，滅掉了他們以前認為天上人統治的金王朝，對於曆史悠久的南宋王朝仍是沒有辦法。
隻是到了忽必烈時期，才滅掉了吐蕃、大理和南宋王朝，真正實現了全國的大統一。這個大統一，基本上保證了中國元明清以來的大統一，再也沒有出現分裂割據的現象。
《元史·地理誌序》說忽必烈統一南宋以後的領土是“北逾陰山，西極流沙，東盡遼左，南越海表”。大體上同清朝乾隆全盛時期的疆域相等，奠定了中國統一的多民族國家的疆域基礎，這一功績是難以估量的。
漢人最願意講正統，認為隻有漢人建立的政權才是正統王朝，少數民族建立的政權不是正統王朝，是僭越。
忽必烈也覺得少數民族總是受漢人直接或間接管轄，有些自卑。
後來，蒙古的鐵騎踏碎了漢人的河山以後，便洋洋得意了一下，以為漢人也不過如此，不比自己高明多少。
特別是契丹和女真人進入中原以後，他們開始改變漢人的正統觀念，提出了誰人中原誰就是正統的思想。忽必烈覺得這種正統思想很適合自己，因而也拿來作為對付漢人的武器。
在這種思想指導下，忽必烈以為，少數民族不應由漢人來統轄，其實少數民
族中的傑出人物出來管漢人也不是不應該的。有了這種思想，忽必烈不再自卑了，不但為其一統天下而興奮，同時也覺得無比自豪。
忽必烈認為大統一的局麵，能為人們提供一個比較安定的生產和生活環境，利於經濟的發展，也有利於南北經濟文化的交流。
首先，對蒙古族等少數民族而言，要獲取喜愛的絲綢、瓷器和糧食等，就十分方便了。
其次，對漢人而言，也不是一點好處也沒有，要想得到少數民族的牛羊肉、皮革製品、弓箭、馬鞍等，也是非常方便。
在大統一的條件下，各族都把自己的優秀產品拿來交換，不但可以互通有無，還可以推廣先進技術，對發展經濟與文化隻有好處，沒有壞處。
當然，忽必烈進行武力統一，並不是想給各族人民辦多少好事，而是為了自己更多地索取。但客觀上的確起到了促進經濟發展與南北經濟文化交流的作用。