憲宗二年（1252），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，西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的重要組成部分，而且是與征服吐蕃相輔相成的部分。另外，雄踞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、許國楨、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，受到忽必烈的犒勞和褒獎。
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垣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。
某軍帥怨賀賁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，後受到忽必烈的任用和提拔，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，拿出白金五千兩，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，且能予以適當報答，體現了他較高的信譽和十足的人情味。
蒙哥汗三年（1253）八月，忽必烈率大軍至臨兆，九月，到達忒刺。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，忽必烈親自統率中路軍。
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，部隊行進緩慢。
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，又在山穀中行進兩千多裏裏，忽必烈率領的勁騎部隊走在隊伍最前列。
進入大理境內後，大軍行至金沙江畔，忽必烈無限感慨地立在江邊巨石之上，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，陸續攻下了頑固自守的許多寨柵。
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，倚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，音信全元。
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，這才免去一場殺戮。
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。
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，使蒙古帝國疆域又向西南擴展了一大塊，稱得上蒙古征服南部中國一次較大的勝利。
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，也向其家族乃至整個大蒙古帝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，起到了無法估量的作用。
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。
自成吉思汗時代起，幾代蒙古汗王多次帶兵踏入中原，先是滅掉了金王朝，繼而又向中原的腹地進軍，直接威脅到南宋政權的統治。盡管成吉思汗、窩闊台、貴由、蒙哥幾位汗王最終都沒能留在中原，但數十載的征戰，也讓蒙古大軍與中原的地方武裝進行了多次較量，大部分中原的地方武裝都被蒙古軍隊的勇猛善戰威懾住了，因此這使得中原地區部分貪生怕死的地方官員紛紛歸附了蒙古，李璮的父親李全就是其中一位。
地方武裝的建立，本就是為了在蒙、金、宋的戰爭中能夠捍衛自己所在的國土，保住自己已有的財產，因此才紛紛建立了各自為戰的地方武裝。僅河北、山東一帶，這些地方武裝就不下幾十支，多的有數萬人，少的也有千餘人，李璮就是這些地方勢力中較大的一支。
從成吉思汗到蒙哥汗，幾十年的漫長曆程，讓這些漢人世侯不僅財力得到了膨脹，其武裝勢力也極度擴張。而且兵勇們多年操練武藝，個個都是當時的悍將，作戰能力不容低估，也不能忽視。
忽必烈早已洞察到了這種局麵，而且敏銳地認識到對這些盤踞中原日久的軍事力量絕不能硬性征伐，隻能以撫代征。忽必烈很早就與這些漢人世侯進行著親密的聯絡，像史天澤、張柔以及李璮這些勢力較大的世侯，忽必烈更是噓寒問暖，關懷備至。忽必烈期望著有一天這些勢力能成為自己的禦用軍隊，最起碼，不會成為敵對勢力。
但忽必烈同樣清楚，與這些漢人世侯之間的關係純粹是相互利用的互利關係，如果手中沒有實力，縱是自己當了汗王，也難以馴服這些人。忽必烈沉下心來，等待著自己掌握天下的時機，為這個時機的早日到來，忽必烈盡心地周旋於世侯之間。
李璮是假意歸附忽必烈，其實，忽必烈也是揣著明白裝糊塗。
忽必烈是何等聰慧，他早已把李璮假意歸附的本意看得一清二楚，但他需要把已經安撫李璮這一特大喜訊報告蒙哥，所以他就不揭穿李璮的陰謀。
蒙哥得知忽必烈已收服山東李璮，心中十分高興，他把自己寵愛的美女派到漠南，算是對忽必烈的獎賞。
這一天拂曉，忽必烈的四弟阿裏不哥的帳外傳來了“咚咚”的敲門聲。
下人連忙出屋，把一個身體粗壯、滿臉胡須的漢子領進了阿裏不哥的寢宅。
“王叔，你可真早啊。”阿裏不哥一邊打著哈欠，一邊打著招呼。
“殿下，如今蒙哥汗入主和林，而忽必烈又坐守漠南，你也是拖雷監國的嫡子，你就不想幹點什麼嗎？”來人叫兔拔哥，論輩分是阿裏不哥的遠房叔叔。
阿裏不哥歎道：“我原來以為忽必烈會跟蒙哥汗爭鬥一番，搶汗位呢，誰知……”兔拔哥微微一笑，低聲道：“你本想坐收漁利，可沒打起來，對不對？”