蒙哥宣布他将御驾亲征，除了想在战功上超过忽必烈、旭烈兀，直追成吉思汗外，还因为，他不得不亲力亲为。
自从大理王段兴智于1256年春向蒙哥献上大理地图后，蒙哥就感到，他的对南家思从侧后进行包围的策略已经完成。于是，他派出使者出使宋廷，命令宋廷投降。南宋自然不会同意，他们囚禁了蒙古使者，撕毁了蒙哥的招降书，不予理睬。
蒙哥正愁南宋不这么干呢。于是，他立刻发动对南宋的进攻。大军分为两翼：右翼，命兀良合台自大理，汪德臣和帖哥火鲁赤自利州，带答儿自兴元夹攻四川；左翼，命宗王塔察儿、驸马帖里垓攻宋两淮。
从1236年阔端侵入以来，在蒙古军的连年冲击下，四川除夔州一路及泸州、果州、合州仅存外，几乎全部落入蒙古人手里。同时，由于蒙古军连年杀掠，不断消耗宋军实力，南宋在四川的防御体系几乎土崩瓦解，四川已经到了沦陷的边缘。
到了窝阔台合罕去世，脱列哥那监国时期，也就是从1242年开始，由于脱列哥那不能服众，蒙古宗王间矛盾加深，动荡不安，便放缓了在四川继续进攻的脚步。而南宋方面，余玠入蜀，担任四川制置使。这时南宋迎来了喘息的机会。余玠通过整顿军务，选拔人才，发展生产，构筑防御体系等措施，形成了一个以重庆府为中心，合州钓鱼城为前哨，其余山城为据点的抗蒙山城体系，从而使南宋在四川的防御再一次强大起来。
1245年，蒙古四路大军侵入四川腹地，想继续骚扰、消耗宋军，但在余玠的指挥下，这四路大军都被打了回去。1250年，余玠甚至调集驻扎在四川各山城诸司的部分兵马，组成一支具有一定规模的野战部队，由他亲自统率攻入蒙古军驻守的川北要地，试图将留驻在那里的蒙古军一举歼灭或驱逐出川，恢复四川四路旧制，重建原秦巴山地防御体系。这次行动，虽然由于蒙古军的顽强抵抗而没有成功，但是他们拿下了蒙古占据的一些城镇堡垒，占据了川北蒙古军后方的兴元府。一些大将，比如驻守合州钓鱼城的王坚在攻占兴元府中得到锻炼，为他后来坚守钓鱼城积累了宝贵经验。
1251年，蒙哥合罕登位以后，蒙古在四川的战事才开始有了起色。蒙哥要求四川的蒙古将领改变以前专事劫掠，不求巩固的做法，加强了对攻占区的保护，鼓励当地居民发展生产，军队也积极开展屯田，积累粮草。同时，蒙哥命令汪德臣南下修筑利州、沔州等城的防御工事，作为继续攻宋的根据地。
1253年，为配合忽必烈和兀良合台进军大理，蒙哥命令汪德臣带兵攻掠成都，抵近嘉定。一方面是要拖住宋军，配合忽必烈的进军，同时也是伺机展开攻势。汪德臣的这次行动虽然最终被余玠亲率大军击退，不过，宋廷随即解除了余玠的职务，改由无能的余晦代替，这给蒙古攻宋迎来了极大的转机。
1254年，汪德臣完成在利州等地的筑城工程，率军奔袭嘉川县夺取粮食，继而又打败云顶山城派遣的向川北山城运粮的吕远军，缴获大量军粮。宋廷看到蒙古的势头越来越猛，便命令余晦积极采取措施制止蒙古军的行动。
余晦缺乏全局眼光和战略家的能力，他在蒙古军稳扎稳打的策略面前乱了方寸，竟命令宋军数万人在靠近阆州前线的地方抢筑紫金山城，试图以此城作为根据地遏制蒙古军的屯田计划。汪德臣得知后，立即选拔精锐连夜突击正在筑城的宋军，宋军几乎全军覆灭，紫金城也落入蒙古军的手中，成为蒙古军进攻四川的前方基地。
夺取紫金城后不久，汪德臣与蒙古都元帅帖哥火鲁赤率领的大军会合。两军沿着嘉陵江向南进攻，试图一举拿下重庆。剑州苦竹隘守将归附蒙古，接着又有多座城寨投降。不过，当汪德臣和帖哥火鲁赤抵达钓鱼城下时，却遭到了钓鱼城守将王坚的顽强抵抗，被阻在这里。
这是蒙古军第一次见识钓鱼城。
钓鱼城是余玠任四川制置使以来，采纳谋士冉琎、冉璞兄弟的建议，修建的一座坚固的防御堡垒。原先的合州旧城位于嘉陵江和涪江交汇处，这两条江成为合州旧城东面和南面天然的屏障，而且交通十分便利，便于粮草和兵员的补给。其西面和北面却是陆地，而且比较平缓。即便垒再高的城墙，在蒙古回回炮的轰击下，也会很快被摧毁。
冉氏兄弟是余玠到达四川后招来的工程师和战略家。冉氏兄弟都以文才武略知名，经过深思熟虑，他们向余玠献上了打造四川防务体系的一整套设想。他们提出，在地势险要、战略意义重大的青居、大获、钓鱼、云顶、天生等处建立山城，修建防御体系，把原先旧城里的军民移居其中，并开展屯田聚粮，以作守城抗蒙的坚固堡垒。
在所有的防御体系中，合州的防御是非常重要的环节。合州在重庆的上游，从合州到重庆只有一天的路程，一旦攻破合州，重庆将直接暴露在蒙古军的攻击之下。而重庆一旦被攻破，蒙古军顺江而下，进入荆湖战区，四川战区将彻底失去防御作用。
冉氏兄弟通过详细考察，建议把合州城迁移到钓鱼山上。钓鱼山位于合州城的东面，嘉陵江、渠江、涪江三江汇合处，其北、南、西三面被江水包围，是一座深入江面的半岛。山势突兀而险峻，四周都是悬崖峭壁。如果在这里建城，蒙古军即便把钓鱼城团团围住，城与江水之间地势局促，再多的军队也难以展开。而利用悬崖修建的城墙，又比平地修筑的城墙不知要高出多少倍。蒙古人的抛石机再厉害，也无法把石弹抛到城上；云梯再高，也不能把士兵送到城头。
而且，这里还具有重要的战略地位，如果军队驻扎在这里，既可以阻拦突破四川盆地周围山地、沿着盆地东北部诸大河南下的蒙古军队，还可以沿着这三条江河而上，至四川盆地东北部广大地区，伺机消灭蒙古有生力量，收复被蒙古占据的州县。其坚固性和机动灵活性都是出色的。
作为人居地，它还有两个优越的条件：一是山上有两个很大的天池，地下水一年四季往外冒，完全够城中军民饮用。二是城东半岛土地肥沃平整，可以作为农垦基地，为山城提供丰富的粮食。
余玠听到冉氏兄弟的建议后非常高兴，组织合州数万军民开始建城。
钓鱼城的设计和修建确实独具匠心。它的防御体系分成核心防御区和外围防御区。核心防御区又分为外城防守和内城防守两个防守圈。核心防御区的外城是在钓鱼山周围地势险峻的悬崖上垒石修补崖壁裂隙，增筑城顶，形成数十米的城墙。外城并不直接临江，中间留下了一个不宽的区域，既使敌军的进攻施展不开，又方便自身灵活机动。
同时，冉氏兄弟还在山城东南侧距离江边最近的地段，也是最险要的地段建立码头，码头东侧不远处修建南一字城的东墙，码头西侧另建南一字城的西墙。东、西两道南一字城如从城内通向水滨的夹墙，给钓鱼城构建了一条生命的通道。南一字墙还与江水构成第三圈防御体系，将整个小岛完全封闭起来。
为便于城内守军突出反击敌军，钓鱼城在易守难攻处修了镇西、始关、小东、新东、菁华、出奇、奇胜、护国等多个城门，还修建了飞檐洞、皇洞等暗门，在紧要关头，守军可以从暗门出精兵从敌方侧后攻击，达到出其不意的效果。
出奇门北段，因地势比较平缓，则用石块垒筑成很高的城墙，并在城墙内填埋土石形成宽阔的平台，又在平台上修筑城寨，形成一壁人造山体。外城之内，又依山势修筑梯级城墙。这样，蒙古军即便攀上外城，要突破进入城区也不容易。
钓鱼城修好后，余玠除把合州旧城守军移居其上外，又把兴州守军也调了过来。
钓鱼城的修建是一个不断完善的过程，从1242年冉氏兄弟建城开始，钓鱼城的历任守将不断加固。1254年，王坚被提升为合州知州，他征召合州所属的石照、铜梁、巴川、汉初、赤水五县民众，共8万户的壮丁17万人，继续增筑城池，使钓鱼城的防御设施更加完善。
汪德臣和帖哥火鲁赤的蒙古军南下来到钓鱼城。他们一队顺着嘉陵江，一队顺着渠江，绕着钓鱼城转了一圈，最后来到钓鱼城东面的半岛上会合。
汪德臣和帖哥火鲁赤按照蒙古人行事的风格，决定派一个人进钓鱼城劝降。但是，怎么找到进去的路呢？沿着江水绕过来的时候，他们已经发现了，想通过江水进山城根本是不可能的，江水之上就是又高又陡的悬崖绝壁。南北两条又高又厚的一字墙像山一样阻隔着，使者站在墙外对城里喊了半天话，里面愣是没有一个人开腔。
这下把帖哥火鲁赤激怒了，他拉来回回炮，对着一字墙一阵猛轰。但是，一字墙几乎是靠在山上的，休说把墙轰开一个缺口，就是在墙上砸出一个凹印都是很困难的。
汪德臣和帖哥火鲁赤决定攻城。蒙古军把云梯靠在墙上架起来，不过墙实在太高，云梯就是拉直了，也够不到城头。这时候，城里守军的旗帜、枪矛像从地上长起来的竹笋一样，一下就从地面蹿了出来。一时鼓声震天，城上的呐喊震耳欲聋，滚石和箭镞像雨一样倾盆而下。城下的蒙古人伤亡惨重。
两员大将又指挥各自的部队展开了几轮新的攻击，均被守城宋军打退，一点儿进展也没有。
汪德臣和帖哥火鲁赤不禁有些丧气。他们都是长期在四川作战的蒙古将领，对宋军的脾气、打法都非常熟悉。以往在原野和宋军正面交锋，宋军往往鲜是对手。就是山城，他们也打过不少，但是像钓鱼城这样的山城，有着这么坚固难打的工事，他们还是第一次遇到。
看来，要想把这座山城拿下来，并不是一件容易的事情。帖哥火鲁赤和汪德臣商量道：“元帅，我看不如放弃攻打这座城，顺江直下重庆，把重庆拿下来，再回过头来围攻钓鱼城如何？”
汪德臣有些担心地说道：“如果我们没有拔除它，当我们行进到重庆的时候，钓鱼城的军队出动，和重庆前后夹攻，我们腹背受敌，不是会很危险吗？”
帖哥火鲁赤说：“钓鱼城固然难攻，但是这么小的一块地方，能藏多少军队？南家思军藏在这么一个坚固无比的乌龟壳里，我们或许拿他们没办法。但他们胆敢从乌龟壳里出来，我们就能把他们那娇嫩的脑袋打得稀烂！”
汪德臣虽然有些将信将疑，但一直耗在这里确实也不是办法，所以他命帖哥火鲁赤在石子山一带驻扎守候，提防钓鱼城中的守军出城反击，他在前面带领部队，直扑重庆。
汪德臣大军行进没多远，就遇到宋军将领曹世雄率军迎面拦截。两军在水上展开大战。战争打得相当激烈，一时间难分胜负。
帖哥火鲁赤本来是在后面断后提防钓鱼城宋军的，由于看到汪德臣和曹世雄激战没有占到什么便宜，便率军赶来，驰援汪德臣。没想到，帖哥火鲁赤一走，城里守军王坚立刻率大军打开城门，紧紧追赶。结果，汪德臣担心的事情发生了。王坚的宋军凶猛无比，帖哥火鲁赤回过身来，刚一和他们接战，立刻败退。而曹世雄见王坚来援，大长志气，指挥大军一阵猛扑。汪德臣及帖哥火鲁赤抵挡不住，只得逃遁。王坚和曹世雄紧紧追击，打得汪德臣军队丢盔弃甲，落荒而逃，退回利州。
这一次，围攻重庆的计划，由于钓鱼城的阻隔而失败。他们一路打下的领土，又被宋军夺了回去。这是蒙古军进攻四川以来，遭遇到的重大失败。
1256年，在蒙哥合罕的催促下，汪德臣和帖哥火鲁赤再次率军南下。
上次被王坚及曹世雄军打败后，蒙古军经过休整，元气已在一定程度上恢复过来。这一次，蒙哥给他们的任务是努力和带答儿军、兀良合台军会合，共同发动对钓鱼城及重庆的攻势。
汪德臣及帖哥火鲁赤失手于钓鱼城下的事件，让蒙哥深深感到，对四川的进攻并不是一件轻松的事情。尤其是钓鱼城和重庆互为掎角的态势，让打通东出夔门直下荆湖的道路变得很困难，所以，蒙哥给他这几员大将的任务是弹性的。首先要会师，为将来的大规模作战在军事上做一次预演。尤其是兀良合台必须要打通从大理到四川的路，以便更好地战略机动，实现斡腹之谋。在此基础上，力争消耗宋军的军事力量，达到敌消我长的目的。如果能够拿下钓鱼城或重庆某一处，把这两颗铆得很紧的钉子拔下一颗，那对整个四川战场都会产生重大影响。
汪德臣和帖哥火鲁赤以南宋降将南永忠、高贵为向导，率军自利州出发，再次攻入苦竹隘，打败苦竹隘的守将孟达，截获了宋军的大量物资。之后，汪德臣军进攻运山城。
运山城也是余玠精心打造的“川中八柱”之一，和钓鱼城一样，都是修建在悬崖峭壁之上。山城周围修筑了三道城墙，地势十分险要。
两年前，汪德臣在钓鱼城下受了气，他不相信余玠修的所有山城都和钓鱼城一样。他冲在最前面，发动了对运山城的进攻。运山城上的宋军用滚木礌石打击蒙古军。战斗打得十分激烈，汪德臣的坐骑被礌石砸死，他丢下马，步行着指挥大军进攻，终于攻破了两个外围城墙的大门。
不过这时候，意外发生了，他的弟弟汪直臣被飞石打死，汪德臣非常伤心，不得不停止进攻，转道嘉陵江，沿着曾经走过的老路南下，来到钓鱼城下。
汪德臣命令南永忠前往钓鱼城前劝降。南永忠曾经和王坚是同一级的南宋大将。王坚见南永忠来劝降，把他骂得狗血淋头，南永忠羞愧地流着眼泪回去见汪德臣，又遭到汪德臣的一通臭骂。
