大理国虽然姓段，但高家掌握着实权，高家既然说打，段兴智同不同意都得打。其实，段兴智也未必就那么懦弱，只是这个国家既然不是他的，亡不亡都与他没什么关系。不打，还能保全性命。而高祥、高和则刚好相反，所以拼死他们也要打下去，于是断然拒绝了忽必烈谕降的要求。
招降不成，忽必烈继续往前进军至忒刺。在这里，忽必烈把三路大军分开，分别从不同方向朝大理挺进。西路军兀良合台取道晏当路。由于吐蕃的支持和引导，兀良合台十多天就到了大理国境内的金沙江畔，这里离大理都城还有四百余里。兀良合台一面派使者向忽必烈报告，等待他来主事，一面清理金沙江畔的一些部落。他没遇到什么大的阻碍，金沙江沿岸的摩些等部落酋长唆火脱因、塔里马、麦良等都前来迎降。然后，兀良合台沿金沙江进逼大理北境的丽江，同时分兵攻打沿途的山寨。其他寨子都很轻易就攻下来了，唯独一个叫阿塔刺的寨子，背依高山，面临江面。寨主阿塔刺不想投降，凭险而据。兀良合台在江对岸架起回回炮轰击，轰破了他的城墙。阿塔刺率兵还击，兀良合台一边攻打，一边派他的儿子阿术迂回渡江，摸到阿塔刺身后，两边夹击，终于将其拿下来了。
东路军抄合、也只烈的行军也非常顺利。抄合、也只烈取道四川西北草原通往内郡的古隘道，经茂州、会川，沿宋边境州县南下。照理，这条路线是要遇到宋军的，但恰恰他们没有遇到，非常轻松地穿过这个南宋的边防地，并经黎州渡大渡河南下。
东路军的奇遇只能说是他们的运气太好了。本来，四川的防务是由宋兵部侍郎、四川安抚制置使余玠在打理的，但是那时候，余玠死了，新制置使没到位。他们刚好利用了这个时间差。
余玠是宋末有名的将领，他原本是赵葵的手下，在窝阔台伐宋的战争中，因多次打败蒙古军，官越做越大，1242年被朝廷封为兵部侍郎，总理四川防务。
余玠到达四川的时候，正是四川守军被蒙古人打得节节败退的时候。他革除弊政，实行轻徭薄赋、除暴奖贤、广纳贤良、聚小屯为大屯等政策，逐步恢复了被蒙古军破坏的地方经济。同时，他采纳播州人冉氏兄弟的建议，采取“依山制骑、以点控面”的方略，在三江岸边山势最险峻的地方，带领几十万人，经过连年奋战，筑起十几座山城，其中最著名的有云顶、运山、大获、得汉、白帝、钓鱼、青居、苦竹隘等八座城堡，号称“川中八柱”，把成都、蓬州、阆州、洋州、夔州、合州、顺庆、隆庆八地的府治迁到新城上。然后，他又调整了兵力部署，把金州的守军移到大获，把沔州的守军移到青居，把兴州一带的守军移到合州钓鱼城。这三处守军共同防守内水三江，也就是涪江、嘉陵江、渠江。接着，他把利州的守军移到云顶，防守外水，也就是岷江、沱江。各城堡依山为垒，据险设防，就像四川地面钉上去的八根巨大的坚固的钉子，让四川空前安稳起来。
余玠在移军屯兵的同时，又广为屯田储粮，训练士卒，打造武器。经过数年建设，余玠逐步建成了以山城为中心，以江河为天险，以堡寨扼要隘的纵深梯次防御体系。针对蒙古军骑术精良，善于野战的特点，采取“守点不守线、联点而成线”的方略，利用山险制骑，起到很好的作用。
1246年春，蒙古军大将塔塔歹贴赤分兵四路进攻四川，余玠率军抗战，以新筑的山城为屏障，重创蒙古军。1249年，余玠在防御的同时，开始主动还击，他调集四川各路精锐，誓师北伐，以一部兵力向陇蜀边界出击，自率主力从金牛道向汉中进发，三战连捷。1250年4月，余玠率10万大军占领汉中西部的中梁山，烧毁汉中至大散关栈道后，率军围汉中，直到蒙古各路援军赶到，余玠才撤退回山城。
1252年10月，汪德臣、帖哥火鲁赤为配合忽必烈攻打大理，率军攻打嘉定，余玠又指挥大军把他们打败。余玠也因此被封为兵部尚书。
但是，打得顺风顺水的余玠，却成为朝廷政治斗争的牺牲品。
余玠原是赵葵的幕僚。赵葵是宋廷的主战派，恰好在窝阔台去世到蒙哥登位的那十年时间里，由于南宋对蒙古的战争获得一定的优势，赵葵得势，一直官至右丞相兼枢密使。赵葵一系的将领也相继上位，余玠因此能在四川经营出大气象。后来，随着蒙哥的崛起，对南宋的战争有了起色，宋廷中以谢方叔为代表的主和派又重新抬起头来。谢方叔在皇帝面前攻击赵葵不是科举出身，以所谓“宰相须用读书人”为理由，排斥赵葵任相。结果皇帝把赵葵的职务全免了。
赵葵失势，谢方叔当上宰相，他就回过手来收拾赵葵的党羽。他对皇帝说：“余玠这个人，在四川当起土皇帝来了！他一手遮天，整个四川都只能听他的，甚至对圣旨也常常拒不执行。久而久之，恐怕四川那块盆地要分裂出去了……”
宋廷的皇帝总是这样，只要边防守将连打胜仗，他们就不放心了，总害怕这些守将会坐大，拥兵自立，就像他们的老祖宗赵匡胤搞陈桥兵变一样。所以，身边要有奸臣一说，他们马上就收了那大将的兵权。对岳飞是这样，对余玠也是这样。宋理宗赵昀听谢方叔这么一说，立刻让余晦取代了余玠的职位，招余玠入朝。凭空降下这一灾祸，余玠心里气恨难平，于1253年7月服毒自尽。
余玠去世后，汪德臣等人反扑过来，加强了攻势。余玠的副手程逢辰不能支撑局面。宋廷赶紧命令身在鄂州的余晦火速往四川赶去。
余晦是个无能之辈，当官却很有一套，他接到调令，迟迟不动身，借此向朝廷要封赏。四川告急，朝廷没法，只得升余晦为刑部侍郎、四川安抚制置使，兼任重庆府知府，又兼任四川总领，掌控了四川地方的军政大权。等到他出发到达山城时，已是1254年正月。
蒙古抄合、也只烈的南征东路军，便在这个时间缝隙中，轻轻松松地穿越宋境，直扑大理。
不过忽必烈的中路军就没那么顺利了。他走的是宋和吐蕃的边界地区，这条路线有两个麻烦，一是会遇到一些还没归附的吐蕃部落的反抗，二是山路崎岖，不好走。
这条线其实是忽必烈自己选择的，他要利用这个机会，把那些没有归附蒙古的吐蕃部落收复。由于八思巴的帮助，那些还没有归附蒙古的部落在忽必烈又打又抚之下，纷纷投降，表示了归附的意愿。忽必烈在这里设置了鱼通、长河西、宁远等几个宣抚司，派出官员加以治理，从而把整个吐蕃地区收归蒙古。
