1211年秋，成吉思汗軍由達裏泊進入金境，先鋒哲別攻破金西北路邊牆上的烏沙堡，取烏月營。金軍統帥獨吉思忠因失於備禦，被解職，由完顏承裕主持軍事。承裕見蒙古軍勢盛，從撫州（今河北張北）退往宣平（今河北張家口西南），於是昌州（今內蒙古太仆寺旗西南九連城）、桓州（今內蒙古正藍旗北四郎城）、撫州三州之地盡失。成吉思汗至撫州，金朝以大軍三十萬駐守野狐嶺（今河北萬全膳房堡北），成吉思汗揮師進攻，金兵大敗，死者遍野。承裕等慌忙覓路逃跑，蒙古軍追蹤至澮河堡（今河北懷安東），將金軍大部分消滅，金朝的精銳部隊在這次戰役中喪失殆盡。蒙古軍前鋒突入居庸關，攻中都不克，退出。
成吉思汗長子術赤、次子察合台、三子窩闊台率領另一路軍隊由西南路進入邊牆，汪古部首領阿剌兀思剔吉忽裏獻關，並充當向導，蒙古軍攻下淨、豐（今內蒙古呼和浩特東白塔鎮）、雲內（今內蒙古托克托縣東北古城）、東勝（今托克托縣）、武（今山西五寨縣北）、朔（今山西朔州）等州，抄掠後退去。金西京（今山西大同）留守紇石烈執中慌忙棄城逃回中都。
1212年，蒙古軍乘勝攻陷宣德州（今河北宣化），至德興府（今河北涿鹿），先為金守軍所敗，拖雷等奮勇攻城，拔之，抄掠境內諸城後退出。成吉思汗繼續攻取山後諸州縣，威寧（今內蒙古興和北）防城千戶劉伯林降；進兵攻西京，殲滅奧屯襄所率來援金軍，遂圍西京，為流矢所中，撤回。同年，派遣先鋒哲別往攻東京（今遼寧遼陽），東京軍民堅守，哲別假裝撤退五百裏，守者誤以 為敵退，不作任何防備，哲別連夜輕騎馳回，攻入城中，大掠而還。
1213年，成吉思汗會集大軍，再入野狐嶺，連下宣德、德興諸城，進至懷來（今河北懷來東），與完顏綱、術虎高琪所率乣、漢守軍激戰，擊潰金軍，追至居庸北口，金軍屍體堆集如爛木。這是蒙古攻金的第二次大勝利。因為居庸關防守堅固，成吉思汗采取迂回包抄戰術，留怯台等攻居庸，自己則率領主力馳向西南，取紫荊（今河北易縣西）入關。金朝發覺蒙古軍意圖，急忙遣兵赴援，但為時已晚。金軍剛到，蒙古軍已度關下至平地，遂破金軍。哲別奉命率領精騎，出其不意地攻下南口，進至北，與怯台軍內外夾擊，占領居庸關，逼近中都。成吉思汗攻下涿、易（今河北涿州、易縣）二州，命怯台等率一部分軍隊圍攻中都，其餘分兵三路：術赤、察合台、窩闊台率右軍，沿太行山東麓而南，直抵黃河北岸衛（今河南衛輝）、孟（今河南孟縣）諸州，再從太行山西麓向北，掠河東南、北路諸府州而還；哈撒兒、斡赤斤等率左軍向東，掠薊（今河北薊縣）、平（今河北盧龍）、灤（今河北灤縣）諸州而還；成吉思汗與拖雷率中軍南下，掠河北東路、大名、山東東、西路諸府州而還，另遣木華黎一軍攻陷密州（今山東諸城），屠之。
1214年春，三路軍會合於中都附近，成吉思汗駐中都北郊黃甸，向金朝索要貢獻。金宣宗獻衛紹王女岐國公主及金帛、童男女等求和，成吉思汗引軍退出居庸，駐紮於魚兒灤（今內蒙古克什克騰旗達裏泊），並遣木華黎、孛禿攻取遼西、遼東諸州郡。
五月，金宣宗南遷。六月，駐守中都之南的乣軍嘩變，殺其詳穩，投降蒙古，成吉思汗遂遣三模合拔都領契丹人石抹明安、漢人王械為向導，引蒙古軍南下與乣軍會合，圍攻中都。中都附近州縣守將和官員紛紛投降，前來援助的金軍均被擊潰，留守中都的主帥平章政事抹撚盡忠棄城逃跑，於是1215年五月，蒙古軍進占中都。當時成吉思汗駐在桓州，得到報告，立即派遣失吉忽禿忽等籍中都帑藏，全部運走。留劄八兒火者、石抹明安鎮守中都。
與此同時，木華黎軍攻取臨潢府（今內蒙古巴林左旗）、北京路（今內蒙古寧城縣大名城）諸州縣，大敗金軍於花道（今內蒙古赤峰東南），進克遼西重鎮北京，派人招降興中府（今遼寧朝陽）。興中土豪石天應等殺府官降蒙，義州 （今遼寧義縣）契丹土豪王恂及附近地區地主、土豪多率所部黑軍鄉黨投降。錦州張鯨先是反金自立、後降蒙古，1215年初夏，被派隨蒙古軍攻打河北、山東地區，因企圖叛逃被殺。其弟張致遂據錦州反蒙，攻下遼西許多州縣，並占領興中府，聲勢很大，堅持到1216年秋才失敗。
攻取中都以後，成吉思汗又派脫欒扯兒必統領蒙古軍及投降的契丹、漢軍抄掠河北、山東各地，遣三模合拔都從西夏趨關中，出潼關，大掠河南而還。他自己則於1216年春回到克魯倫河的斡耳朵。