忽必烈继承汗位以后，先后打败了阿里不哥，平定了李叛乱。随后，他又重新开始了灭亡南宋，准备完成统一全中国大业。
那时，南宋四川守将刘整投降了蒙古。刘整是南宋名将，有勇有谋，作战勇敢，打了很多胜仗。当时，南宋的宰相是大奸臣贾似道，他把持朝政，只顾吃喝玩乐，根本不把抗击蒙古的事儿放在心上。不但如此，他还打击朝中主张抗击蒙古的大臣，把抗击蒙古的名将向士璧、曹世雄害死了。刘整眼看着自己的性命也将不保，就带着部下投降了蒙古。为了表示自己的忠诚，刘整献出了一条灭亡南宋的妙计：襄阳是南宋的门户，先攻襄阳，打开大门，然后顺着汉水进入长江，往下直捣南宋京城临安。忽必烈非常高兴，就采纳了刘整的计策。
襄樊是襄阳和樊城的合称。襄阳在汉水南边，守将是吕文焕；樊城在汉水北边，由范天顺把守，襄樊城里粮食充足，兵多将广，城墙也十分坚固，易守难功，而且两城之间有浮桥连着。公元1268年，忽必烈派阿术为主帅，刘整为副帅，进攻襄樊。阿术和刘整将襄樊团团围住，并在江边修筑堡垒，在河中钉上木桩，拉上铁链，想把南宋军队困在城里。第二年，忽必烈又派史天泽和驸马忽刺也来攻打襄樊。史天泽到后，又加强了包围，并对襄樊城发动了猛攻，但是没有打下来。一到雨季，汉水涨水，襄樊周围到处都是水，蒙古不得不停止进攻，这样打打停停，一直打了5年。
公元1271年，非常生气又派四川的军队来进攻襄樊。这时，两城已经被围了5年，城里的盐、布、粮食等都用完了。南宋派范文虎去救援，可是他贪生怕死，根本就不敢去。1272年，驻扎里郢州（现在的湖北省钟祥县）的南宋名将李庭芝，他听说有条清水河，直通汉水，可到达襄阳，便命令修造了100艘小船，装满粮食、盐等东西，派士兵将领张顺、张贵去支援襄阳，张顺的绰号叫“竹园张”，张贵的绰号叫“矮张”他们俩都很有本事，他们马上答应了这件事。
一天夜晚，张顺、张贵带着100艘小船，向襄阳冲去。元军（当时元朝已经建立，所以叫元军）一点准备也没有，又是到晚上，他们不知道宋军来了多少人，就不敢和宋军交锋。张顺、张贵他们沿途斩断了许多铁链，拔掉了许多木桩，从元军的包围中冲了过去。第二天早上到达襄阳时，却没看见张顺。过了几天，人们看见张顺的尸体浮在江中，身上中了六箭和四处刀伤，手里还握着弓箭，仿佛还要射杀敌人呢。张贵等人的支援，大大增强了襄樊士兵的士气，张贵建议联络郢州宋兵来夹击元军，于是派了两个士兵，潜水将蜡书送了过去。范文虎答应派5000人来夹攻元军，并约了时间，于是在一个夜晚，张贵带着大军从城里杀出，向元军猛攻，可是范文虎不敢打仗，带着兵跑了回来，于是元军就专门进攻张贵，后来张贵负伤，被元军捉住，让阿术给杀害了。
忽必烈见襄樊总是攻不下来，就向将领们问计。这时，有一个名叫阿里海牙的将领对忽必烈说：“襄阳和樊城就像牛的两只角一样，它们互相支援，所以老也攻不下来。不如先攻樊城，攻下之后再进攻襄阳，一个一个地消灭。”忽必烈一听很有道理，非常高兴，就马上命令阿术先攻打樊城。阿术集中大军猛攻樊城。这时，元军又运来了威力很大的回回炮，他们用回回炮轰塌了城墙，然后争先恐后地往前冲，可是宋军的箭和飞石，像雨点一般地飞了下来，元军被压得抬不起头。后军将领张弘范急忙带兵冲了上来，可还是没有用，连张弘范都中了一箭。
樊城守军为什么这么厉害呢？原来襄阳的守军通过浮桥，不断地过来支援。因此，元军在攻打樊城，可还是跟同攻两个城一样。阿术也看了出来，要想打胜仗，就得截断浮桥。于是，就命令士兵向浮桥进攻，烧断了浮桥。这一来，樊城就得不到支援了。元军又向樊城猛攻。最后攻破了城池，主将范天顺自杀了。副将牛富带着最后的100多人，拼命抵抗，后来也投火自杀了。
樊城被攻占之后，襄阳就成为一个孤零零的城池了，吕文焕急忙向朝廷告急。朝中大臣们就想叫高达去支援。可是，吕文焕和高达有仇，贾似道不同意。吕文焕听说要派高达来，不要支援，在城里等死了。这时阿术就派刘整来劝吕文焕投降。吕文焕本来就不想守城，就乘势准备投降了。公元1273年2月，吕文焕打开城门，投降了元军，忽必烈马上任命他为襄汉大都督。
襄阳、樊城被元军夺取以后，南宋的大门就被打开了。公元1274年，忽必烈命令左丞相颜为统帅，率领20万大军，沿汉水进入长江，水陆并进，沿长江东下，一直扑向南宋京城临安。公元1276年，元军进入临安，到1279年，南宋全部被元军打败了。这样，南宋灭亡，元朝统一了整个中国。