金章宗死后，太子完颜永济即位，派使者到蒙古下诏书，要成吉思汗下拜接受。成吉思汗问使者新皇帝是谁，使者告诉他是永济。成吉思汗轻蔑地吐了一口唾沫，说：“我原来以为中原主人是天上人做的，像这种庸碌无能的人也配做皇帝？”说罢，就把金朝的使者丢在一边，自己上马走了。
打那以后，成吉思汗就跟金朝决裂。
公元1211年，成吉思汗决心大举进攻金朝。他登上高山对天祈祷，说：“金朝皇帝杀害我的祖先俺巴孩，请允许我报这个仇吧！”接着，他就选了三千名精锐骑兵南下。金将胡少虎带了三十万金兵抵抗，被蒙古军打得一败涂地。过了两年，蒙古兵又打进居庸关，围攻金朝的中京（今北京市）。成吉思汗跟他四个儿子分兵几路，在河北广大平原上横冲直撞，所向无敌。
这时候，金朝内部十分混乱，金主完颜永济被杀，新即位的金宣宗不得不向成吉思汗求和，献出大批金帛，把公主嫁给成吉思汗。成吉思汗才撤兵回去。
成吉思汗打败了金朝，兵力更强大了。公元1219年，有一支蒙古商队受成吉思汗派遣到西方去，经过花剌子模（在今里海东，咸海西），被当地的守将杀害。成吉思汗亲自率领二十万蒙古大军攻打花剌子模，接着，又向西攻打，占领了现在的中亚细亚各国，前锋一直打到现在的欧洲东部和伊朗北部，才带兵回国。
成吉思汗带兵西征的时候，曾经要西夏发兵帮助，西夏不但拒绝出兵，而且和金朝结了同盟。成吉思汗回来以后就决心灭掉西夏。在围攻西夏京城的最后时刻，他自己却得了重病。他知道好不起来，就在病床上对部下将领说：“我们攻打金朝，要向宋朝借路。宋朝和金朝冤仇很深，一定会答应我们。”
成吉思汗死后，他的儿子窝阔台接替他做大汗。窝阔台按照成吉思汗的遗嘱，向南宋借路，包围金朝京城开封。公元1233年，蒙古军攻破开封，金哀宗逃到蔡州（今河南汝南）。
蒙古又联合南宋围攻蔡州。
金哀宗派使者向宋理宗求和，说：“金朝被灭，下一步就挨到宋国了；如果跟我们联合，对金、宋两国都有好处。”
宋理宗没有理睬他，金哀宗走投无路，只好自杀。公元1234年，金朝在蒙、宋两军夹攻下灭亡。
元灭南宋
元中统元年（1260年）七月，派郝经出使南宋。南宋权相贾似道生怕郝经泄露他隐匿议和，谎称大捷的骗局，将郝经一行扣留在真州（今江苏仪征）。这时，忽必烈忙于和阿里不哥争位，无暇南顾。直到中统四年（1263年），才派出使节赴南宋质问扣留郝经的原因，仍不得要领。第二年，阿里不哥投降。元世祖便集中精力筹划进攻南宋。
蒙古军队分东、西两路向四川、两淮发动了进攻。至元二年（1265年）二月，蒙古元帅按东在四川钓鱼山（今四川合川东）大破宋军，缴获战船146艘。东路的蒙古元师阿术进攻庐山（今安徽合肥市）、安庆（今安徽潜山）等地，杀宋将范胜、张林等人。不久，四川宋将夏贵率兵五万反攻潼川（今四川三台）。蒙古守将刘元礼击退夏贵，并在蓬溪（今四川中部）大破宋军。迫使四川宋军处于守势。第二年，阿术攻打蕲（今湖北蕲春）、黄（今湖北黄岗）等州，俘获宋军数以万计。蒙将汪惟正则攻占了开州（今四川开县）。
在经过充分准备和试探性进攻之后，元军最终把主攻方向确定在襄阳（今湖北襄樊市）。至元四年（1267年）八月，阿术进攻襄阳，俘获人口五万、马牛5000。并在回师途中，设疑兵诱敌，杀宋兵万余人。在阿术的这次试探性进攻之后不久，原南宋将领、已投降蒙古的南京宣慰使刘整提出了先攻襄阳，浮汉入江的攻宋方针。这一战略方针的最大优点是蒙古军队一旦占领荆襄，便可切断四川宋军的退路，避开两淮守军的阻击，顺长江而下，直逼南宋首都临安（今浙江杭州市）。元世祖忽必烈同意了这一方案。于至元五年（1268年）调集诸路蒙古、汉军和战船，成立东、西二川统军司，以阿术、刘整为都元帅，统一指挥围攻襄阳的大军。元军很快在襄樊南、汉水东白河口等处筑垒，以阻挡援襄的宋军。南宋襄阳守将吕文焕十分惊慌，秘密派遣信使向驻鄂宋军统帅吕文德求救。吕文德不相信元军真的筑垒围困襄阳，认为襄阳城坚池深，存粮可支十年。如果刘整真敢屯兵于坚城下，自己定于明年春汛来到时，率大军援襄，那时内应外合一定能够大破元军。
蒙元灭宋之后修建的孔庙至元六年（1269年）三月，阿术围困樊城，在赤滩浦击败援襄的宋将张世杰部。七月，蒙古将领李庭在鹿门山（今湖北襄樊东南）大破宋将夏贵率领的援襄舟师。接着，又在灌子滩击败宋将范文虎舟师。吕文德三次遣将援襄失败，十分悔恨地说：“是我误了国家。”不久便病逝了。
至元七年（1270年）正月，南宋改派李庭芝督师援襄。范文虎嫉妒李庭芝，生怕他建立大功，便勾结权相贾似道。在贾的支持下，公然挟妓饮酒作乐，拒绝服从李庭芝的军令。三月，阿术、刘整造船5000艘，练水军七万人，再加上环襄修筑的城墙，从水陆两路封锁了襄阳。不久，阿术、刘整在灌子滩再次击败范文虎的援军。取了年度，又按元将张弘范的建议在襄阳城西的万山修筑城墙，并调张弘范驻守鹿门。从而彻底切断了宋军的粮道。第二年四月，阿术等在湍滩（今湖北宜城东南）击败范文虎军。不久，各路元军合围襄阳。同时，赛典赤、汪良臣、札剌不花、曲立吉思等分攻嘉定、重庆、泸州、汝州（今河南临汝），以牵制宋军使他们不能全力援襄。接着，阿术军在鹿门山一带击败范文虎的十万援兵。至元九年（1272年）五月，阿术等又在襄阳城下击败宋张顺、张贵率领的3000民兵。此后，南宋再也派不出援襄的军队。襄阳成为一座孤城。
这时，忽必烈命将回回人亦思马因所献的巨石炮送到襄阳军前。元军在得到攻城利器之后，在至元十年（1273年）正月发动总攻。阿术派兵先切断襄阳、樊城间的浮桥。然后用回回巨炮猛轰樊城，迅速占领樊城外郭。宋将范天顺、牛富等率余部巷战，几乎全部阵亡。元军攻占樊城之后，乘胜进攻襄阳。吕文焕一再向朝廷告急，均被贾似道扣押。而阿术却派人在城下宣读忽必烈的谕旨，只要吕文焕投降，不仅不加惩罚，反而加官进爵。于是，困守孤城五年之久的吕文焕开城投降，并表示愿意充当元军南下的先导。
元军攻占襄阳，打开了南进的大门。至元十一年（1274年）正月，忽必烈下令征集十万壮丁从国，在汴梁（今河南开封市）赶造八百艘战船，以备南征。六月，忽必烈以南宋扣押郝经为借口，大举伐宋。丞相伯颜率兵20万出征，不久在郢州（今湖北钟祥）遭到宋将张世杰的顽强抵抗，未能攻克，只好绕道而过，攻克沙洋（今湖北荆门东南）、新郢（今湖北钟祥西南）、复州、阳逻堡（今湖北黄冈西北）等地。迫使鄂州宋军投降。第二年正月，伯颜派鄂州降将程鹏飞等招降沿江各州，黄州、蕲州、江州（今江西九江市）望风而降，安庆守将范文虎也献城投降。伯颜军在池州丁家洲（今安徽铜陵东北）击败宋丞相贾似道的七万精兵。这时，宋朝才释放元使郝经等人，但伯颜大军已占领建康（今江苏南京市）。三月，阿里海牙攻战岳州（今江苏镇江北大江中），大破宋张世杰、孙虎臣的精锐舟师。从此，宋无法组织有力的抵抗。同月，忽必烈召伯颜回大都，面商军机，决定由伯颜取临安（今浙江杭州市），阿术攻淮南，阿里海牙攻湖南，宋都带等取江西。
至元十三年（1276年）正月，阿里海牙攻下潭州及湖南各州县。伯颜大军进至临安东北的皋亭山。宋太后派遣使节求降。伯颜派遣将领入城，收取府库财物和图书典籍。同时派人接收两浙、淮西各州县。三月，伯颜入临安，俘虏宋太后、皇帝、后妃等北返。
伯颜占领临安之后，宋残余势力仍在抵抗。至元十三年（1276年）五月，陈宜中、张世杰、陆秀夫等在福州拥立益王。任命文天祥为枢密使，都督诸路军马。七月，阿术攻占泰州，杀宋将李庭芝、姜才。九月，元将阿剌罕、董文炳、塔出、李恒山等进攻闽广。十一月，元军入福建。陈宜中、张世杰率军17万、民兵30万保护帝赴泉州。不久，又赴潮州。十二月，宋招抚使浦寿庚以泉州降元。元将阿里海牙攻占广西诸州县。为安抚江南人心，元世祖忽必烈下诏将浙东西、江东西、淮东西、湖南北诸路宋官吏侵占的民田退还民众，“俾各归其主，无主则以给附近人民之无生产者。”同时免除宋代的一切苛捐杂税。
至元十四年（1277年）上半年，文天祥收复赣南的一些州县，张世杰反攻泉州。但同年八月，元将李恒在兴国突然袭击文天祥军。文天祥败走循州（今广东龙川）。九月，忽必烈命塔出、忙兀台分海陆两路追击宋帝。十一月，塔出军攻下广州。宋帝在张世杰保护下逃到井澳（今广东中山南海中）。十二月，宋帝再逃入海。至元十五年（1278年）三月，帝死于石冈洲（今广东雷州湾东海岛东南海中）。张世杰、陆秀夫等拥立其弟，并于六月迁往厂山（今广东新会南大海中）。同月，忽必烈命张弘范、李恒率领部队入闽广。闰十一月，张弘范攻潮阳，文天祥退走海丰，途中在五岭坡被俘。至元十六年（1279年）正月，张弘范攻山，遭到张世杰的顽强抵抗，直到二月才击败宋军。陆秀夫背负帝投海自杀。张世杰突围后遭飓风遇难。南宋灭亡。
阿合马专权
元中统三年（1262年）的李璮之乱，引起了忽必烈对汉臣的猜忌。对内对外的连年用兵，再加上每年对诸王的赏赐，使财政开支激增。于是，以阿合马等色目人为主的理财之臣得到重用，元朝统治政策发生变化，统治集团内部矛盾呈现出新格局。
中统三年（1262年），忽必烈任命中书平章赛典赤兼领钞法，主持财政。同年十月，任命顺圣皇后家臣阿合马领中书左右部，兼诸路都转运使，专掌征收财赋之事。第二年正月，采纳阿合马之议，在钧州（今河南禹县）、徐州设官营铁治，以所制农具换粟入官，每年可得四万石。同时，还成立了东平等路巡禁私盐军。至元元年（1264年）年初，阿合马将太原等路盐税从每年7500两提高到12500两。同年年底，赛典赤调任陕西行省平章政事，阿合马破格升任中书平章。同时撤销了中书左右部。
至元三年（1266年）正月，设专门掌管财政的制国用使司，由阿合马兼领。阿合马三令五申严禁私人酿造，贩卖盐、酒醋及伪造宝钞，以保障国家权利。第二年十月，他又以开支过大，害怕来年经费不足为理由，请求忽必烈节省，量入为出。阿合马机智善辩，议政时，丞相线真、史天泽往往被他所窘迫。作为皇后陪嫁来的家臣，他受到忽必烈信任，实行的以增加财政收入为主的理财方针又迎合了忽必烈急于富国之心。于是，阿合马恃宠傲物，任用私人，排斥异己，甚至卖官鬻爵。与崇尚儒术的太子真金、丞相安童等人发生了矛盾。
至元七年（1270年）正月，设主管中央行政的尚书省，以阿合马为平章尚书省事。阿合马与真金、安童的矛盾更为尖锐。按规定，国家大事应由中书、尚书两省长官会商后上奏，阿合马却撇开中书省单独上奏。安童弹劾阿合马违反制度，忽必烈安抚安童，但仍重用阿合马。五月，阿合马建议在全国检核户口，得到忽必烈同意。但又因御史台上奏各地正在捕蝗，下诏书缓行。同月，忽必烈还批准了阿合马的下述措施：减诸路税收十分之一；禁诸王擅取物品和铺马；禁官府，特别是理财官多取于民；免征上都商税，鼓励运行经商；将管民官任期从两年半延长到五年，以防其敷衍塞责。不久，阿合马和安童又爆发了一次冲突。按规定，任官由吏部拟定资品，呈尚书省，再由尚书省咨询中书省，上奏皇帝。阿合马却即不由部拟，又不咨中书，独断专行。安童告发此事后，忽必烈质问阿合马，阿合马说：“事无大小，皆委之臣，所用之人，臣宜自择。”最后，忽必烈同意了安童的建议，就是除重要职位外，可由阿合马自择。
元代官吏石像至元八年（1271年）三月，下诏查核天下户口，得1946270户。第二年正月，将尚书省并入中书省，阿合马仍任中书平章。至元十年（1273年），任命阿合马之子忽辛为大都路总管，兼大兴府手，掌握了京师行政大权。安童十分忧虑，先是上奏说忽辛不称职。后又在第年十一月，弹劾阿合马专擅财政，蠹国害民，用人不当，贪污受贿等罪状。阿合马不服，要求当廷辩论。忽必烈下令调查，结果不了了之。
至元十二年（1275年），元伐宋，势如破竹。二月，阿合马在元军占领区用元中统钞兑换宋交子、会子，禁止私运北盐、药材。九月，阿合马为解决南征军粮问题，建议重设各路都转运司专掌赋税，增加税收，以公私铁冶的产品统归官卖，继续禁止私人制造铜器。但是，随着各路都转运司的成立，阿合马安插大量了亲信。
