最終建成了青居、大獲、釣魚、雲頂共十餘座城池，都依山勢構築營壘，星羅棋布，作為各州郡治所，屯兵聚糧，製定堅守的方案。又轉移金州（今陝西安康）的軍隊到大獲，以守護蜀中關隘；轉移沔州（今陝西略陽）的軍隊到青居城；興州（今陝西略陽）的軍隊暫駐合州舊城，後移守釣魚城，共同防備內水一帶的敵擾；轉移利州（今四川廣元）軍隊到雲頂城，以防備外水一帶的敵擾。在這種布防下，各城兵力的氣勢貫通。餘玠又指令嘉定知府在成都辟地屯墾，蜀中因此殷實富足。
經過數年的謀劃和準備以及派出小股宋軍的偵察和試探，餘玠終於在1250年率四川宋軍反攻蒙軍，進攻四川的大基地興元（今陝西漢中）。
蒙軍自從1236年開始，便以興元作為進攻四川的大本營，當初這個提議是女真人夾穀龍古帶提出的，因此窩闊台任命夾穀龍古帶為興元安撫使，後來貴由汗又任命他為知興元行省。夾穀龍古帶經營興元十餘年，把興元建設得城高牆堅，堡壘相連，屯放了蒙軍的大批物資，蒙軍對四川的多次入侵就是以興元作為後方基地的。
興元就是三國時代的漢中，周圍關隘很多，而且北有秦嶺。收複興元的話，南宋就可以前出到秦嶺一帶，離西安也很近了，就算不出兵圖關中平原，以秦嶺作為防線，也可以重現曆史上的多次南北對抗的格局，那四川就易守難攻了，否則四川便隻有受攻擊的份。餘玠的願望就是收複整個巴蜀以還朝廷，因此進攻興元是必然的，而且是戰略重點。
經過謀劃，在進攻興元之前，餘玠先派出幾支宋軍向川北另一側的隴蜀邊界發動進攻，以吸引蒙軍注意力往西轉移。之後，餘玠親率宋軍主力，號稱十萬北伐，從金牛道北上秦蜀邊界，擊敗蒙古利路元帥王進，接著又於羅村、西縣（今陝西勉縣）等地三次擊敗蒙軍，到第二年（1251年4月），包圍了興元。同時，派出軍隊燒毀棧道，阻止北方蒙軍南下救援興元，然後便展開對興元的總攻。
夾穀龍古帶在興元城裏的蒙軍並不多，隻能閉門堅守，不敢出戰。但是由於興元的防禦堅固，加上這部分蒙軍本來就是專門組建來防禦興元的，因此急切間宋軍也攻打不下。
北方的蒙軍緊急南援，蒙古都元帥禿雪率兵到達大散關，因棧道被毀而無法南下，正在著急時卻意外抓到三名從興元地區逃跑的蒙軍。禿雪赦免他們的死罪，命令他們帶路，從小路繞過棧道，實現了軍事史上的又一次“暗度陳倉”。
禿雪部蒙軍取道陳倉，經褒穀南下，突然抵達興元城下，增強了蒙軍在興元的防禦。與此同時，蒙軍漢將鄭鼎率兵搶修棧道，不久也修建完畢，使得北方的蒙軍源源不斷地南下，扭轉了興元地區宋蒙的軍力對比。
麵對這種情況，餘玠乘虛奪取興元的計劃已經不能實現，宋軍久攻興元不下，師老兵疲，一旦給蒙軍內外夾擊必然全軍潰敗，所以餘玠當機立斷率部丟棄重型軍械撤退，反攻興元到此失敗。第二年，即1252年，在蒙哥汗登上大汗之位後，蒙軍一來是為了報複，二來是為了打擊宋軍，對四川再次發動大規模入侵，蒙軍從金牛道入蜀，經成都附近直撲嘉定（今樂山）。
嘉定是南宋四川鎮西之根本，加上這次是從1246年蒙軍四路侵蜀以來最大規模的入侵，餘玠緊急向南宋朝廷求援，請求調呂文德部兩萬人入川。在呂文德未入川的時候，餘玠便已抽調四川的精兵趕往嘉定救援。
嘉定，是我們前麵提到的四川二十山城體係中的一個，是宋軍四川防禦的一個基本點，蒙軍的多次進攻都未能攻下嘉定。餘玠率援軍到達嘉定城外之後，分配各路宋軍輪流作戰，白天由嘉定守軍去消耗蒙軍的攻勢，到了晚上，南宋援軍便多路出擊襲擾蒙軍，嘉定守軍大量使用勁弩恃險固守，使得蒙軍損失極多，最後不得不退兵。
而在蒙軍退兵的過程中，北方各山城趁機出來襲擊蒙軍，碰見蒙軍大軍則禁閉山城固守，碰見小股蒙軍則趁機夜襲消滅蒙軍。蒙軍此次孤軍深入進攻嘉定，撤退時處處受製約，損失更多，呂文德部援軍尚未入川，蒙軍便倉皇撤離四川，餘玠的山城防禦體係再次經受住了考驗。而蒙古也認識到，不逐一拔除四川北部的山城，是無法安心南下的。
可惜，此後不久，餘玠因官場傾軋遭誣陷，被解除一切職務，之後鬱鬱而終，直到死後數年才得以平反，那時的四川局勢已經大大惡化了。
與長江上下遊的激戰不同，這幾年裏的荊襄戰場都沒有什麼仗打，孟珙1246年死後，賈似道接任京湖製置使做了三年，之後李曾伯任京湖製置使做了兩年，李曾伯大大增加了襄樊地區的守備力量，使襄樊成為長江中遊最堅固的軍事基地。
繞道大理
蒙哥的第一步國家戰略，便是鞏固蒙古前線，防止南宋反攻，同時靠這些鞏固了的軍事基地，作為入侵南宋的後方基地。同時，蒙哥檢討了蒙古從窩闊台時期以來，對宋作戰的戰略得失，改正了初期那種處處進攻、兵力分散、缺乏配合、各自為戰的混亂局麵，將進攻的重點放在長江上遊的四川地區。