但蒙古並未就此罷休。紹定四年（1231年）五月，蒙古右路軍統帥拖雷派使者速不罕自鳳翔入四川，到興元（今陝西漢中）直接與宋四川製置使桂如淵談判，欲假道興元以趨河南鄧州。宋軍統製官張宣以詐降為誘餌，將速不罕殺死在青野原。拖雷以此為借口，以武力威脅，向宋四川製置司發出最後通牒。桂如淵畏懼蒙軍，以不得破壞宋蒙和議為由，下令諸將不得擅自出兵，並命令興元府做好犒勞蒙軍的準備。拖雷則趁機率蒙軍強行闖入大散關，攻破鳳州（陝西鳳縣東北）、屠洋州（今陝西洋縣），進圍興元（今陝西漢中），然後分兵一支西攻沔州（今陝西略陽），拆屋為筏，沿嘉陵江而下，抄掠至西水縣（今四川南部縣西）而還。之後攻破饒鳳關（今陝西石泉），自金州（今陝西安康）東向，渡漢水東去，抵達河南鄧州（今河南鄧縣），最終以武力完成了假道漢中的計劃。蒙軍隨後直趨河南，攻陷金黃河以北的軍事重鎮河中府（今山西永濟），金國已經是岌岌可危。
就在蒙軍假道漢中的這一年，南宋京師臨安某一夜發生大火。殿前司副都指揮使馮棚不指揮部下救火，而是率衛兵專門趕去相府保護史彌遠，結果導致大火蔓延，太廟、三省、六部、禦史台、秘書省、玉牒所等重要場所和朝政核心部門所在地俱被大火吞沒。南宋著名詩人洪谘夔寫了一首詩譏諷此事道：“殿前將軍猛如虎，救得汾陽令公府，九廟神靈飛上天，可憐九廟成焦土。”
洪谘夔，字舜俞，號平齋，於潛人（今浙江臨安）。南宋嘉定二年（1209年）進士。嘉定中，崔與之主管淮東安撫司事，籌劃邊防。當時正值金人南侵，揚州形勢十分危急，洪谘夔獻策：“遠斥堠、精間探、簡士馬，張外郡聲援而大開城門，晏然如平時。”崔與之依計而行。金人得知揚州防備嚴密，不攻而遁。洪谘夔正直敢言，因觸犯權臣史彌遠，被劾落職，居家七年，潛心讀書。後來得到宋理宗賞識，稱他“鯁亮忠愨，有助新政”，召其複職，但因為為人鯁直，仍然為權臣所抑，以至“十年不調”。洪谘夔博學善文，尤專經學、詩詞，他的七言絕句《直玉堂作》入選《千家詩》。《千家詩》為舊時流行的啟蒙讀物，精選唐宋各名家詩篇，但所謂“千家”，實際上不過數十家，詩僅百數十首，因此能夠入選其中，著實不易，為名篇中之精選。洪谘夔的《直玉堂作》詩曰：“禁門深鎖寂無嘩，濃墨淋漓兩相麻，唱徹五更天未曉，一墀月浸紫薇花。”描寫的是詩人時為翰林學士、知製誥，出入禁宮，奉敕為皇帝起草文稿，濃墨淋漓，潤澤於黃麻之紙，待製命寫成，已是雞鳴五更，但天色未明，唯見一墀月色，清清冷冷，移動紫薇花影。
金哀宗完顏守緒即位後，立即改變對夏、宋的政策，與西夏恢複了友好關係，停止了對南宋的戰爭，集中力量抗擊蒙古。他主動出兵，收複了被蒙古占領的平陽、太原等山西重鎮，一度改善了西北戰局。但此時金國大勢已去，已經是強弩之末，金哀宗始終無力回天，號令隻局限在黃河以南、淮河以北的小小一隅，之前橫掃北宋江山的金軍已經成了可望而不可及的神話。紹定六年（1233年），也就是南宋權臣史彌遠死的這年，蒙古大舉進攻開封，金哀宗棄軍逃跑到歸德（今河南商丘南）一帶。皇帝都逃跑了，開封城內人心浮動，金將崔立發生政變，向蒙古投降。當時，金國著名文人元好問也在開封，由此做了蒙古人的俘虜。
之前，蒙古軍有“凡攻城不降，矢石一發即屠之”的製度，意思是蒙古大軍兵臨城下時，隻要城池守軍有一絲一毫的抵抗，城破後蒙古軍必然屠城。蒙古大臣耶律楚材力勸蒙古大汗窩闊台（蒙古第二代大汗，成吉思汗正妻孛兒台所生第三子）廢除破城後屠城的舊製，說：“得地而無民，地有何用？若人民被屠，工匠、賦稅從何而來？”窩闊台點頭稱是，下令除了金朝皇族外，其餘一概勿殺。從蒙古軍進入開封開始，蒙古野蠻的“屠城”製度才被廢除。當時，因為逃避戰亂在開封的人達一百四十萬戶，均因為耶律楚材的積極建議而得以保全。
耶律楚材對蒙古貢獻很大。最初蒙古國沒有稅製，蒙古軍隊獲取財物的主要途徑是搶掠，凡戰爭中俘掠所得，均按等級分配，沒有參戰留守營帳的也有一份，稱為俵分。對投降或已征服的地區，多分封給諸王、貴族，分賜給大臣和歸降的將領，隻規定他們履行貢獻、從征、贍軍等義務，並無額定的賦稅。諸王、貴族和大臣則隨意向轄區人民“要索”錢物，每至一地還要強逼當地送禮物，稱“人事”，或稱“撒花”。人事所得均歸入私人腰包。由於沒有固定的稅收，在成吉思汗的時代，美其名曰富甲天下，但倉廩府庫經常沒有粟帛積蓄。進入中原漢地以後，在相當長一段時間內，蒙古人還是老方法，隻會肆意搶掠、索要，一直沒有找到有效的辦法對漢地人民實行穩定的剝削。好笑的是，還有些貴族妄想把草原的一套辦法搬到中原來，大規模地圈占農田，作為牧馬的草地。窩闊台即汗位當年，大臣別迭就提出：“漢人沒有什麼用處，不如把他們都殺掉，讓田野草木茂盛，改為牧場。”耶律楚材當即反駁說：“陛下即將南伐，南征正需要軍費物資。如果均定中原賦稅，商稅、鹽、酒、鐵冶、山澤之利，歲可得銀五十萬兩、帛八萬匹、粟四十餘萬石，足以供給軍用，怎麼能說漢人無用？”窩闊台對耶律楚材的話將信將疑，但由於利益巨大，最終采納了耶律楚材的建議。於是，耶律楚材開始製定稅製：蒙古人按馬牛羊計算交納賦稅，民戶有馬牛羊一百頭，抽取一頭，稱為抽分法；河北漢人以戶計出賦調，由耶律楚材主持；西域人以丁計算賦稅，由牙老瓦赤主持。宋紹定四年（1231年）秋，諸路課稅使將征收的銀幣和倉廩物料的文簿呈交給窩闊台，數字完全如耶律楚材之前所說。窩闊台大喜過望，對耶律楚材未曾離開自己而征收到如此多錢穀的才能非常佩服，當日任命他為必閹赤（即書史，管文書者），主管漢地民事，稱中書令。從此，農業生產受到保護，賦稅製度亦得建立。
金哀宗則在蒙古的軍事壓力下，繼續向南逃亡，到達蔡州（今河南汝南）一帶。蒙古最初曾倍受金人壓迫，與金國有不共戴天之仇，因急於滅金，便派使者王楫到南宋的襄陽（今湖北襄樊），要求南宋出兵夾攻金國。而南宋皇帝宋理宗雖然已經當了十年皇帝，但在這之前，朝政全部被權相史彌遠控製。他剛剛親政伊始，便遇到了對蒙是戰是和的重大決策。當時南宋朝臣多無遠見，也想借蒙古之力滅掉金國，竟然同意了蒙古要求南宋出兵援助的要求。宋蒙兩國就此簽訂了軍事同盟，核心內容大概包括：蒙古同意，滅金以後淮河以南的土地歸南宋所有；南宋則為蒙古軍供應糧秣；南宋與蒙古仍以淮河為界。
盟約簽訂後，南宋名將孟珙、江海即刻率軍二萬，自襄陽北上，攻占了金的唐、鄧二州。
紹定六年（1233年）九月，蒙古軍築起長壘，對金哀宗所在的蔡州實行重重圍困，這也是金軍的最後據點。金軍多次企圖突圍，但沒有成功。蒙古軍主帥塔察兒為了速戰速決，要求南宋大將孟珙派兵合圍。孟珙運糧三十萬石，赴蔡州供應蒙古軍。金軍在金將完顏仲德的指揮下堅守城池，多次擊退宋、蒙聯軍進攻。