中路军是三军主力，进展十分顺利，一举便攻克成都，此后宋军节节败退，四川大部沦陷。1259年，蒙古军进逼合州，蒙古军与宋军在合州（四川合川东）展开了激烈的攻防战，双方相持数月，蒙古军难进寸步。七月，蜀中炎热，瘟疫流行，蒙古军士气低沉，焦急万分的蒙哥亲自督战，不幸被伤，死在钓鱼城下，征蜀的蒙古大军无奈退出四川。
同时，忽必烈久攻鄂州不克，担心汗位被夺，正要回师。这时，南宋权臣贾似道背着朝廷前来议和，希望划长江为界，正中忽必烈下怀。双方签定和约后，忽必烈引兵北还。至1260年，所有入侵南宋的蒙古军全部撤退，第二次蒙宋战争以蒙哥战死，三路大军无功而返告终，但贾似道卖国求荣之举，为南宋的灭亡埋下了祸根。
蒙哥死后，他的两个弟弟忽必烈和阿里不哥为争汗位而大动干戈。1260年，从鄂州前线赶回来的忽必烈和其弟阿里不哥都自称大汗，双方因此展开了长达四年的内战。1262年，山东汉族军阀李檀又起兵反蒙，并与南宋取得联系，蒙古局势一时陷入混乱。
蒙古内乱之时本是南宋反击的好机会，可是南宋竟错失机遇。忽必烈在平定李檀叛乱后，于1264年又彻底击败阿里不哥。随后，忽必烈将灭南宋作为头等大事。
公元1267年，忽必烈举兵南下灭宋，兵锋直指襄阳。襄樊自1239年被孟珙收复以来，南宋一直苦心经营，城防坚固，兵多粮足。蒙古军屡次进攻，始终不得破城。1273年，忽必烈调集重兵围攻襄樊，又用西域回回炮攻城，樊、襄二城相继沦陷，南宋的门户洞开。
3.羊的挣扎
攻陷襄樊后，1274年，忽必烈下令元兵（1271年，忽必烈改国号为“元”）自汉江入长江，沿长江东下，一路上宋军纷纷投降。1276年，元军兵临临安城下，谢太后和宋恭宗出城投降，南宋气数殆尽。
恭宗投降后，南宋余部仍坚持抵抗，大将李庭芝坚守扬州，陆秀夫、张世杰在福州拥立端宗为帝，文天祥则在江西一带聚集反元势力，一度占据了不少城池。李庭芝在扬州虽遭元军围困，却拒不投降，后粮草用尽，于是突围，欲与陆秀夫会师，在泰州为元军所败被俘，后被元军杀害。随后，元军主力疾驰江西会战文天祥，文天祥不敌，只得退守广东，后被叛将张弘范俘获。元朝威逼利诱，文天祥宁死不降，遂被杀害。在福州的南宋小朝廷，后来不断南迁，途中端宗死，陆秀夫又拥立九岁的赵昺为帝，坚持在广东沿海抗元。1279年，元军与宋军在崖山展开决战，宋军不敌，张世杰与陆秀夫决定撤退。此后，元军紧追不舍，陆秀夫不愿被俘，背着小皇帝跳海自杀，残余的宋军和官员也纷纷跳海殉国，至此，南宋彻底灭亡，元朝统一中国。
蒙古人没想到，南宋这块硬骨头让他们“啃”了近五十年，经窝阔台、蒙哥、忽必烈三位大汗的努力，南宋才在蒙古大军的铁骑下覆灭。
从草原到中原
1.大元至大
自1206年成吉思汗统一蒙古之后，蒙古起朔漠，并西域，平西夏，灭女真，下江南，1279年忽必烈最后完成统一中国大业，建立起幅员辽阔的蒙元帝国。
《元史·地理志》序说：“元朝幅员之广，北逾阴山，西极流沙。东尽辽左，南越海表……东南所至不下汉、唐。而西北则过之，有难以里数限者矣。”这种说法其实是把西北各汗国领地亦视为元朝“幅员”所及。但是，“大汗之国”（元朝）名义上是各藩国之主，实际上却管不到它们的领地，其实元朝的实际版图只限于中书省和岭北、辽阳等十行省，以及宣政院管辖的吐蕃三道宣慰司。也就是说，元朝疆域“横跨欧亚”的说法是不准确的。
尽管如此，大元之大仍然是古今罕有，魏源《元史新编》说：“元有天下，其疆域之袤，海漕之富，兵力物力之雄廓，过于汉唐。”较之汉唐盛世，元朝的疆域更加广阔。
在元朝统治时期，中国是当时世界上最强大最富庶的国家，声誉远及欧亚非三洲，西方各国的使节、商人、旅行家、传教士来往不绝。
2.移汉地，用汉法
自1206年成吉思汗建国以来，以族名为国名，称大蒙古国，并没有像北魏和辽、夏、金那样建立国号。1260年，忽必烈称汗后，建年号“中统”，也没有另立国名。直到1271年十一月，忽必烈见帝位已固，便采纳刘秉忠、王鹗等儒臣的建议，正式建国号为“大元”，下诏说：“顷者耆宿（指子聪等）诣庭，奏章申请，谓既成于大业，宜早定于鸿名，可建国号曰‘大元’，盖取《易经》乾元之义。”
忽必烈依据汉族文献而取国号，这就表明他所统治的蒙元帝国，已不只是属于蒙古的一个民族，而是中原封建王朝的延续。
其实，忽必烈早在与阿里不哥争夺汉位之时已将中原地区作为他立国的根基，他重用汉人，采用汉法，最终依靠汉人的支持夺取了政权。忽必烈在夺取汗位后，开始将统治的重心由蒙古本部转向汉地。
1264年，忽必烈下诏燕京（金中都，金亡后称燕京）改名为中都，作建都的准备。1266年，忽必烈命刘秉忠在中都营筑都城宫室。在建立“大元”国号后，1272年忽必烈采纳刘秉忠的建议，改中都为大都，并宣布再次扩建都城。1273年，大都宫殿建成。次年正月元旦，忽必烈在正殿接受朝贺。
忽必烈建国号为“大元”，并在汉地建大都，由此可以看出忽必烈在政治和文化上接受并推行“汉法”的意图。
3.征服者的姿态
关于用什么政策来统治汉地的问题，从蒙古建国之初就有争议。元世祖即位后，围绕着汉法问题，斗争更为激烈。当时蒙古已统治中原地区，为了加强中原集权，巩固统治，忽必烈不得不大量任用汉人，采用汉法。
但是，在元代的最高统治者看来，他们决不能被汉族同化。他们虽懂得汉族文化的优越性，却又保持蒙古祖制，实行严格的民族等级制度，并对汉族人大肆屠杀，以保持蒙古民族的纯正性。
蒙古军制“凡攻城不降，矢石一发即屠之”，蒙古人对汉族人的屠杀可以说是惨烈的。蒙古人不仅在对南宋征战时对汉族人极尽屠杀，在建国之后仍然屡次屠城。1352年7 月元军屠杭州城，9月元丞相脱脱屠徐州城。
蒙古人不仅靠屠杀从身体上毁灭汉人，更从精神上奴役汉人，元朝分天下民为四等：蒙古人是一等，色目人（西域人）是二等，汉人（北方中国金朝治下各族）是三等，南人（即南宋治下汉人）为第四等。
元朝的省、台、院、部、宣慰司，廉访司及部府幕官之长均用蒙古人和色目人。此外，蒙古人还对汉人实行残酷的种族歧视和凌虐，汉人不得有马，更不得持有兵器，出征时的器械，回朝要交归官库。元宣政院奉诏言：“汉人凡殴西番僧者断手，骂者断舌。”蒙古人可以任意奸淫汉人妻女。
蒙古人以征服者的姿态实行残酷统治，虽然在客观上促进了民族融合，但由此埋下的民族矛盾无疑也为自己敲响了丧钟。
帝国的归路
1.亡国之歌
“堂堂大元，奸佞专权。开河变钞祸根源，惹红巾万千。官法滥，刑法重，黎民怨。人吃人，钞买钞，何曾见。贼做官，官做贼，哀哉可怜。”
这是散曲《醉太平》中的一段话，也是元朝末期残酷现实的写照。
从元朝的第三个皇帝武宗开始，皇帝们都变得昏庸无能，穷奢极欲，到了顺帝时，一切腐败现象达到极点，蒙古贵族和喇嘛僧的飞扬跋扈，官吏的贪污腐化，地主豪强的强势专横与日俱增。以顺帝为首的蒙古王室，也是“丑声秽行，著闻于外”，帝国渐渐走近了崩溃的边缘。 元顺帝君臣大肆挥霍浪费，弄得国库虚竭，财政极度困难。为了弥补财政亏空，元朝政府除了加重赋税以外，于至正十年（1350年）发行“至正宝钞”的新纸币，代替之前通行的“中统宝钞”和“至元宝钞”。新钞的大量印造，导致恶性通货膨胀，人民生活更为艰难。
同时，由于元朝政府不关心生产，水利设施年久失修，黄河在至正四年（1344年）接连决口，泛滥成灾，百姓流离失所。因此，元政府又在至正十一年（1351年）下令征调农民和兵士十几万人治理黄河。黄河两岸的百姓本已饱受水患之苦，又要承担繁重的劳役，到工地上还横遭监工的鞭打，被克扣口粮，都无比愤怒。于是，“开河”和“变钞”就成为农民起义的导火线，蒙元帝国的覆灭也进入了倒计时。
2.星星之火可以燎原
早在泰定二年（1325年），河南息州赵丑厮、郭菩萨就发动起义，提出了“弥勒佛当有天下”的口号，揭开了元末农民起义的序幕。到了至正初，小规模起义已遍及全国，仅京南一带的起义即达三百余起。 参与起义的农民多是汉人、南人，因此蒙古统治者对汉人、南人更加仇视。伯颜等人曾建议灭绝汉人张、王、刘、李、赵五姓，同时又重申汉人不得持有兵器，并且严令北人殴打南人，南人不许还报等。这些政令更激发了汉人反抗的火焰。“石人一只眼，挑动黄河天下反”，这是至正十年（1350年）流传于黄河灾区的一个民谣。到了第二年，果然因为“挑动黄河”，天下反了。这一年，黄河工地上服役的农民点燃了红巾军起义的导火线。红巾起义爆发以后，一时“贫者从乱如归”，不出数月，黄河长江两淮之间，纷纷揭起反元的旗帜，星星之火终成燎原之势。 红巾军在元军的镇压下虽以失败告终，但在反元斗争中，前后十三年，大小数百战，蒙元帝国已是气息奄奄。当红巾军和元军主力苦战之时，朱元璋开始独树一帜，逐渐发展壮大自己的势力。朱元璋在打败江南各个割据势力之后，便于1367年决意北伐，在声讨元朝的檄文中，提出了“驱除胡虏，恢复中华，立纲陈纪，救济斯民” 的口号。第二年八月，北伐军进占大都，元顺帝北逃，元朝在全国的统治结束。
3.来路即是归途
1368年，国运不足百年的元朝被朱元璋领导的农民起义军推翻了，与辽、金、西夏等少数民族政权不同，元朝末代皇帝元顺帝妥欢帖睦尔既没有战死，也没有被俘，更没有自杀，而是率领着王室贵族和残余的军队退回了漠北，从而在中国历史上完成了一次外来政权全身而退的“奇迹”。这得归功于从成吉思汗开始的近乎于疯狂的征服，使得蒙古帝国疆域辽阔，汗国、部落林立，而元朝的版图只是蒙古帝国的一部分。元朝的灭亡，只是使蒙古帝国失去了中国的领土，而蒙古帝国依然存在。
从1368年元顺帝退回漠北，直到1402年鬼力赤杀死元愍宗顺天皇帝坤帖木儿，鬼力赤去元国号，称可汗，这一时期被称之为北元，北元共历六帝，历时34年。
元顺帝北逃至上都（今内蒙古正蓝旗境内），除领有蒙古故地外，还有扩廓帖木儿（别名王保保）屯兵十万于陕甘；纳哈出拥兵二十余万，雄踞辽东，梁王管辖之下的云南还有十余万军队。蒙古贵族留恋故元，不甘失败，一直图谋再次入主中原，不断向明朝统治地区侵扰。而明朝对此深以为患，多次对蒙古用兵。但是，明帝国和蒙古帝国争斗了两百多年，谁也没能消灭对方。1635年，多尔衮与岳托等领兵万人渡河，招降林丹汗部众于额哲，林丹汗的妻子和儿子归降，交出可汗印信，整个漠南蒙古完全纳入了后金帝国的版图，蒙古帝国的汗位至此断绝，而蒙古帝国，也永远消失了。