蒙古進攻南宋和統一吐蕃、大理
蒙宋聯合滅金後，蒙古卻沒有實現將河南地歸宋的諾言，反而迫使宋朝將陳州、蔡州西北的大片土地歸蒙古占有。蒙宋開始對峙。曆史又開始重演了：一百多年前，當女真進攻遼朝時，約北宋聯合滅遼，結果遼被滅後女真大舉進攻北宋；現在蒙宋聯合滅金後，蒙古又大舉進攻南宋。
這時的南宋政權已經腐朽到極點。宋理宗趙昀在位達四十年(1225—1264年)之久。他重用丁大全、賈似道等奸臣，麵對強大敵人，不僅不加強國防，堅決抵抗，反而過著紙醉金迷的腐朽生活，對蒙古進攻束手無策，和戰不定，把希望寄托在委曲求和、敵人自動退兵上。
金朝滅亡後，蒙古主力軍北還，河南處於空虛狀態下，南宋乘機出兵，企圖收複洛陽(南京)、汴京(東京)、歸德(南京)三京和河南其他地方。公元1234年六月，宋理宗趙昀命全子才等出兵汴京，汴京蒙古守將殺長官崔立降宋，宋將趙葵自滁州(今安徽滁縣)取泗州(今江蘇盱眙北)，至汴京會師。七月，宋兵入洛陽，洛陽近乎一座空城，宋兵軍餉無著，蒙古聞訊後派軍南下，包圍洛陽，雙方交戰後宋軍雖然未敗，卻因嚴重缺糧，隻好棄城而歸。在汴京的宋軍，也因朝廷不供應糧餉，無法堅守，在蒙古軍決黃河水淹城後，也隻好退走了。
公元1234年底，王楫再次使宋，責怪南宋破壞協議。
公元1235年初，窩闊台大舉進攻南宋。蒙古軍隊分兵三路：西路由窩闊台次子闊端等率領攻取四川；中路由窩闊台第三子闊出等率領，進犯漢水流域和長江中下遊；東路由宗王口溫不花等率領入侵江淮。
公元1235年十月，闊端率領的西路軍到達鞏昌(今甘肅隴西)，原金守將汪世顯投降。又攻下沔州(今甘肅略陽)。公元1236年九月，蒙古軍入蜀，大敗宋軍，占領成都、利州、潼川三路二十餘州。闊端大肆擄掠後，於公元1237年初返回陝西。宋軍於公元1238年收複成都。
公元1236年三月，闊出率領的中路軍，進攻郢州(今湖北鍾祥)。四月，襄陽宋將叛降蒙古。十月，闊出在進攻江陵(今湖北江陵)時死去。
口溫不花、察罕等率領東路軍，先於公元1235年七月攻唐州(今河南唐河)，不勝。公元1236年十一月，口溫不花入淮西蘄(今湖北蘄春)、舒(今安徽舒城)、光(今河南潢川)三州，進攻黃州(今湖北黃岡)、廬州(今安徽合肥)等地。公元1237年十月，宋命孟珙往援。
公元1238年十月，宋以孟珙為荊湖製置使，收複荊、襄。孟珙連戰皆捷，複信陽、光化、襄陽、樊城，荊襄形勢扭轉。蒙宋雙方曾互派使臣，但未達成協議。公元1241年窩闊台死，蒙宋戰爭暫時休止。
蒙古軍退後，南宋開始在四川部署防禦。孟珙、餘玠等先後主持屯田積糧，立寨築城等，卓有成效。特別是合州(今四川合川)釣魚山城的修築，為日後擊退蒙古軍的進攻作好了準備。
公元1251年，蒙哥即大汗位，開始作進攻南宋的新的部署。由於四川宋軍防守嚴密，蒙古軍隊不敢輕易進攻。因而采取了繞道吐蕃，進攻雲南的大理，然後南北合兵進攻南宋的戰略。公元1252年蒙哥弟忽必烈、老將速不台子兀良哈台奉命出征。公元1253年秋，忽必烈取道吐蕃向大理進發。當時吐蕃正處於四分五裂的狀態下。蒙古強大起來後，還在滅西夏之前，有的吐蕃地方勢力就已向蒙古表示臣服。後來，窩闊台派闊端和掌握吐蕃地方實權的薩斯迦派宗教首領薩迦班智達在涼州達成協議，吐蕃正式接受蒙古大汗規定的各項製度。忽必烈入藏後，擊敗了反抗的吐蕃軍隊，吐蕃歸於統一。
公元1253年十月，忽必烈和兀良哈台率軍進入大理境，在金沙江附近降服了大理以北的麼些蠻各部，酋長唆火脫因、塔裏馬等投降。忽必烈遣使入大理招降，使臣被殺。大理是五代後晉天福二年(937年)白蠻首領段思平所建，轄今雲南全境及四川西南境，當時的國王是段興智，大權操於高祥、高和兄弟之手，忽必烈的使臣就是被高祥殺死的。公元1253年十二月，忽必烈攻占大理城，段興智逃奔善闡(今雲南昆明)，高祥逃奔姚州(今雲南姚安)，蒙古軍追至姚州，殺高祥。忽必烈留兀良哈台繼續平定大理國境的未征服各部，自己返回蒙古。兀良哈台攻占善闡，獲段興智。自公元1254年至公元1256年，兀良哈台先後平定了烏蠻、白蠻、羅羅、金齒、白衣等部，大理國八府四郡內附。
公元1258年初，蒙哥再次發動三路大軍進攻南宋。他自率主力軍進入四川；命忽必烈攻打鄂州(今湖北武昌)；又命兀良哈台從雲南北上攻潭州(今湖南湘潭)，然後在鄂州與忽必烈會師。準備三路軍會師後同時東進，直抵臨安，滅亡南宋。
蒙哥先派紐璘占領成都，自率大軍攻下利州(今四川廣元)及其附近地方，然後沿嘉陵江南下，準備進攻重慶。1258年底，蒙古軍到達合州。合州在嘉陵江東岸，地勢險要，是重慶的北邊門戶。合州宋將王堅調集17萬人增築釣魚城禦敵，軍民抗蒙情緒高漲。公元1259年春，蒙宋雙方在合州及其周圍展開了激烈的攻守戰，蒙軍始終未能攻破釣魚城。入夏後，天氣炎熱，疾病流行，被阻在合州城外的蒙古軍病倒很多。隨後，蒙哥等率大軍攻城，宋軍發炮石，蒙哥被擊中負重傷，回營後終因傷勢嚴重，死於軍中。大汗一死，蒙古軍隻好撤退。
忽必烈一路於公元1259年八月渡淮河，入大勝關，抵黃陂(今湖北黃陂北)，向鄂州推進。九月，蒙哥死訊傳來，忽必烈企圖攻下鄂州後再北上奪取汗位，因而攻城更加激烈。由於南宋援兵來到，忽必烈一直未能得手。十二月，在漢陽聲援鄂州的南宋右丞相兼樞密使賈似道向忽必烈求和。這時，忽必烈已得知其弟阿裏不哥準備在和林(今蒙古人民共和國烏蘭巴托西南)即大汗位，於是便采納謀臣郝經計，匆匆與賈似道簽訂密約：雙方以長江為界，南宋每年獻銀20萬兩、絹20萬匹給蒙古。然後，急速撤兵北上爭奪汗位。
兀良哈台一支軍隊到達潭州後，因南宋軍民奮戰抵抗，未能攻下，兀良哈台便繞道北上與忽必烈會師。
成吉思汗西征
蒙古軍隊在中國境內展開軍事活動的同時，還交替著向西方的三次遠征，在歐亞大陸橫衝直撞，掠取土地，擴大版圖。成吉思汗滅乃蠻部後，乃蠻王子逃奔西遼，成吉思汗於公元1218年攻滅西遼，國土與中亞大國花剌子模接壤。公元1219年，成吉思汗以花剌子模殺害蒙古使臣和商人為借口，統兵15萬，進攻花剌子模，開始了第一次西征。蒙古軍包圍了花剌子模的新都撒麻耳爾(今烏茲別克撒馬爾罕)，國王和王子兵敗逃走，成吉思汗命諸將窮追，先後占領今蘇聯中亞、伊朗和阿富汗的大片領土。又派大軍北越太和山(今高加索嶺)進入歐洲，公元1223年在今烏克蘭境內迦勒迦河大敗南俄和欽察人的聯軍。不久凱旋東歸，途中又收降裏海、鹹海間的康裏國。
長子西征和欽察汗國的建立
第二次西征是由俄羅斯諸侯和欽察汗人的反抗引起的。成吉思汗死後，其子窩闊台繼位。窩闊台於公元12三十五年以拔都(成吉思汗長孫)為統帥，領兵10餘萬再次西征，公元1236年至公元1241年間，在伏爾加河中遊擊潰了不裏阿耳部(今保加利亞)、平定欽察(今黑海北)，占領俄羅斯，分兵進入勃烈兒(今波蘭)和馬紮兒(今匈牙利)、捷克和奧地利等地，蒙古軍在裏格尼茨(今波蘭西部)一役，大敗勃烈兒、捍迷思(今德意誌)聯軍，歐洲震動。西征軍在公元1242年因窩闊台去世而東返，留駐在也的裏河下遊。公元1243年拔都在欽察草原建欽察汗國。