在贾似道一伙的把持下，南宋日益走向腐败和衰落。泸州骁将刘整率军民30万投降忽必烈，并向忽必烈提出了进军襄阳，从中间突破，攻占临安的灭宋方案。忽必烈接受了这一方案，任命刘整为都元帅，与大将兀良合台围困襄樊。阿合马以7万水军，配合史天泽攻陷樊城，合围襄阳。宋军守将吕文焕开城投降。为庆祝对宋战争的胜利，忽必烈采纳群臣建议，颁布了建国号诏，改国号为“大元”，正式建立元朝，准备对宋朝进行全面战争。在中书省、枢密院、御史台、宣政院的联席会议上，大家共同推举伯颜为灭宋战争统帅。这时，宋度宗去世，贾似道立其幼子赵为小皇帝。贾似道率领的13万宋军被伯颜歼灭，震动朝野，贾似道被削职为民，后被押送的军官所杀。太皇太后下哀痛诏，动员各路军民勤王。江西的文天祥散尽家财召集了5万义勇军，向临安开拔。而当政的南宋朝臣却以文天祥的义勇军是乌合之众为借口，将其拒于临安城外。宋蒙焦山之战，南宋大将张世杰的10万水军主力几乎全军覆没，南宋元气大伤。
至元十三年（1276），忽必烈令伯颜发动对宋朝的总攻，三路大军很快进至临安城下。南宋丞相陈宜中等逃离临安，不知去向。文天祥被太皇太后任命为丞相兼枢密使，出使元军大营议和。他要求伯颜存其社稷，并从临安撤军。伯颜扣押了文天祥，南宋太皇太后等不敢继续抵抗，将传国玉玺与降表送至元营。伯颜决定将南宋皇室及众臣送往大都。文天祥中途逃跑。至元十六年（1279），南宋的最后一支军队在崖山被歼，陆秀夫抱着小皇帝跳海自杀，文天祥被俘，被押解回大都。忽必烈亲自出马，劝说文天祥出任元朝的宰相或枢密使，但文天祥誓死不投降元朝，后被处死。元朝统一中国，符合了各民族人民要求祖国统一的愿望。