山外青山楼外楼，西湖歌舞几时休；暖风熏得游人醉，直把杭州作汴州！
——第九十三回诗引
开篇诗道罢，书接前文。且说拔都推举托雷长子蒙哥为汗，窝阔台及察合台两族不从，于是只得再聚斡难河畔，召请蒙古各支王公大臣再议。忽里勒台通知送出，窝阔台、察合台两家诸多宗王仍不肯应召，大会由此拖延旬月。由于蒙哥母亲唆鲁禾帖尼在部众中威望极高，并且善长笼络宗王贵族，最终多数宗王大臣应召前来。西元一二五一年六月，蒙古王公在蒙古草原斡难河畔举行忽里台大会，七月一日宗王大臣共同拥戴蒙哥登基，是为宪宗，史称“蒙哥汗”，乃是大蒙古国第四任皇帝。蒙哥即位当日，尊唆鲁禾帖尼为皇太后。此后为巩固儿子汗位，唆鲁禾帖尼镇压反对者毫不留情，并亲自下令，处死元定宗贵由皇后斡兀立海迷失。自此蒙古汗位继承，便由窝阔台家族转移到拖雷家族，贵由即位时与各位宗王所立世世代代为汗誓约，就此化为乌有。由是皇族内部分裂，为后来大蒙古国彻底分崩离析张本。
蒙哥即位后，因恨窝阔台系诸宗王拒绝承认，便即率兵镇压，又以四弟忽必烈领漠南汉地军政事务。时有两位畏兀儿人一位名为镇海，一位名为萨伦迪的亦都护，皆与窝阔台家族有所牵涉。后被他人诬告，说是二人图谋准备在星期五礼拜之日，欲对别失八里回回人进行屠杀，蒙哥便以此为由，令将二人送到哈拉和林处死。宪宗二年六月，蒙哥汗欲借南道伐宋，乃命四弟忽必烈为帅，大将兀良哈台为前部都先锋，率军十万远征大理国。忽必烈奉命率军出发，于宪宗三年八月兵出萧关，经六盘山集结于临洮，练兵备战。蒙哥同时命便宜都总帅汪德臣率军入蜀，进抵嘉定，配合忽必烈行动。九月，忽必烈督军至忒剌，分兵三路南进：兀良合台率西路沿晏当路而进；宗王抄合、也只烈率东路经茂州趋会川以作牵制；自率中路经满陀城过大渡河，沿古青溪道南下。安排已毕，于是誓师，分道出兵。
先说忽必烈率领中路大军，沿青溪道穿行山谷两千余里，行军五十余日，于十一月初进抵金沙江畔。多位酋长归附，献计用革囊渡江，蒙古军遂用皮筏渡江，到达丽江，史称“元跨革囊”。于是安营扎寨于丽江古城，遣使赴大理国招降。此时大理国国王乃是段兴智在位，当即拒绝招降，以丞相高泰祥率军屯戍金沙江沿线，又遣大将高通率部驻于会川，抵抗蒙古大军。蒙古宪宗三年，大理天定二年，十二月初，蒙古西路大亦至，与中路军合兵，大理军沿金沙江与蒙古军对峙。兀良合台自请率部翻越旦当岭，深入大理国境，招降么些部落，占领三赕，从侧后攻击大理军主力。高泰祥见处境危急，匆忙退兵大理都城，凭坚固守。大理城东濒洱水，西倚点苍山，北有龙首、南有龙尾两关为屏障；高泰祥乃以重兵据守咽喉要地龙首关，在此迎战。忽必烈按兵以待，随后兀良合台率领西路军到丽江县塔城、巨甸、石鼓，抄合、也只烈东路军过金沙江到达楚雄、姚安。三路大军对大理城形成包围之势。
当时大理国军事力量并不薄弱，但为高氏控制国政，有意一面将大理国军队精锐置于自己控制之下，一面则着力发展自己封国，王畿之地武装力量便相当薄弱。段兴智与高泰祥引兵背城出战，惨遭大败，弃城而逃，各奔一方，蒙古军全歼大理军主力，十二月十五日占领都城。忽必烈采纳募臣姚枢建议，命令裂帛为旗，上写“止杀”二字，分头号令各街巷，于是军民安定，并未似西征之时屠城滥杀。姚枢还搜集大理图书档册，其后载于军中带回。蒙古兵在姚州抓获高泰祥，忽必烈命人劝谕归降，高泰祥宁死不屈，遂命斩于五华楼。高泰祥临刑叹道：“段氏昌运不回，天使其然，为臣殒首，盖其分也。”忽必烈赞为忠臣，对其子孙封为姚安、鹤庆等地土司，世代承袭三十余代，直至清朝改土归流而罢。忽必烈北归，留兀良合台继续进攻。蒙古兵追至昆明，擒段兴智送到汗廷，蒙哥汗赐金符令其归国，命世代为云南总管。大理国灭，传二十二帝，先后有十帝出家为僧。国祚三百一十六年。
蒙古军灭大理后，兀良合台继续东征未降服各部，命刘时中为大理宣抚使，以稳定大理国统治。兀良合台军进克押赤城（今昆明），经过两年激战，又征服赤秃哥国、罗罗斯、白蛮波丽国，白蛮首领细嵯甫被擒。段兴智归国之后，感激蒙哥汗不杀之恩，便献出地图，并亲自领兵作前锋，引导兀良合台讨平继续抵抗各部；又向蒙哥提出治民立赋之法，以巩固蒙古对云南统治。蒙古宪宗四年、大理天定三年秋，兀良合台占领大理全境。蒙古平灭大理之战，是中国战争史上一次著名远征，忽必烈充分发挥蒙古骑兵特长，挥军直入数千里，沿途招抚吐蕃首领、喇嘛，深远迂回攻占大理国，出奇制胜，从此形成对南宋南北夹击之局，可谓意义非常。但蒙古军也在此战中损失惨重，士马死者数十万，师至湖南而力量大减。从忽必烈灭大理国，到西元一三八二年驻守云南元朝梁王把匝剌瓦尔密兵败自杀，大理总管段世战败归降明军，元朝统治云南地区长达一百二十八年，较其首都大都存在时间还长。
便在忽必烈南征大理同时，蒙哥为遵照成吉思汗拓展疆土，开藩建汗的遗愿，展开第三次西征。自从蒙古帝国通过成吉思汗及拔都两次西征，分别消灭花刺子模、征服东欧各国之后，蒙古帝国势力范围已扩展到中亚、东欧。蒙哥继承汗位之后，便借口当时伊朗木剌夷国不肯对蒙古称臣朝贡，因此发起第三次西征。但因蒙哥聚集中原各路兵马亲征南宋，因而由胞弟旭烈兀为帅，进行第三次西征，目标是中东阿拉国帝国阿拔斯王朝下属各藩属诸国。宪宗四年六月，旭烈兀率大军十万西征。以大将怯的不花这先锋，率一万二千人自漠北率先西进，为主力军作前导。而旭烈兀则仍留在和林，继续筹建主力西征军，为长征作准备。次年十月，旭烈兀率西征军主力出征。旭烈兀大军经过阿力麻里，于宪宗六年到达土耳其斯坦。九月攻进撒麻耳干，驻留四十日后进军至铁门关，又在此处驻留三十日。六年春，西征军向木剌夷国进军。当时木剌夷亦乃是中东大国，军力约有十万人，驻于库希斯坦。
西征军先锋怯的不花进入木刺夷国境，先攻陷几个城池，再后包围要邑古儿都苦。激战两年，怯的不花消灭木刺夷军一半兵力。此时旭烈兀率大军渡过阿姆河西进，所向披靡，先攻灭波斯南部卢尔人政权，继之通过撒麻耳干，向木刺夷接近，进入水干城。旭烈兀命令拜住带领主力军移往小亚细亚，之后进攻至撒瓦；又派库喀伊尔喀支援怯的不花，攻打库希斯坦。而后主力军与前锋军聚合，经过徒思抵达尼沙不耳州哈不衫。旭烈兀见不能一时战胜，于是采用消耗战。宪宗八年六月，木剌夷王鲁克赖丁派弟沙歆沙投降，主动拆掉要塞。旭烈兀察觉鲁克赖丁假降，便将西征军分为三部，向木刺夷都城麦门底司堡进军。鲁克赖丁于十一月十九日投降，西征军十二进入兰麻撒耳。当时塔亦儿不花军和波斯军攻打兰麻撤耳堡，并将兰麻撤耳攻克，至此木剌夷国全部被旭烈兀占领。宪宗七年，蒙哥大汗册封旭烈兀为伊儿汗，于是旭烈兀正式建国，史称其为伊儿汗国。
宪宗八年九月二十一日，旭烈兀率军向阿拔斯王朝进攻。阿拔斯哈里发穆斯台绥木率领七万大军，向蒙古侵略军宣战。旭烈兀先派怯的不花率领骑兵，进入木刺夷和阿拔斯之间山地，打开从哈马丹通往巴格达通道，继之兵分三路进攻阿拔斯。十一月，三军同时向阿拔斯国首都巴格达进军，中路军攻破开尔曼沙，十二月进军火勒完。左军占领罗耳之地，右军在塔克利特渡过底格里斯河，与阿拔斯军遭遇，蒙古右军主帅拜住水淹阿拔斯军，尽歼灭之。穆斯台绥木遂令增强巴格达城墙，布置障碍布防。蒙古西征军于宪宗九年正月围攻东巴格达，穆斯台绥木带领皇子、贵族和官员于二月投降，阿拔斯国正式灭亡。旭烈兀既灭阿拔斯王国，其后继续向西进攻，进入阿拉伯地区，又战胜巴尔苏丹。九月进军叙利亚阿尤布王朝，与叙利亚十万大军对垒。蒙古分为三路进攻，三月二十一日围攻大马士革，半月后城破。阿尤布王朝至此名存实亡，仅余哈马一隅。旭烈兀又继续进军小亚细亚，战胜巴尔干联军，命郭侃过海攻陷富浪国（今塞浦路斯）。拜占庭帝国与西欧众国均派使者有意联盟，旭烈兀欲进军埃及。此时蒙哥于合州战死，怯的不花受旭烈兀命令固守叙利亚，旭烈兀则率主力班师。九月，埃及军在阿音扎鲁特大败蒙古军，杀怯的不花，蒙古帝国第三次西征正式结束。
在此期间，高丽崔氏政权跨台，高丽国王投降大蒙古国，双方达成和平协议。高丽为蒙古国藩属，但保留原有政府体系及传统文化，从其国俗、自奏选属官。旭烈兀闻说怯的不花被埃及军所杀，不由愤怒至极，本欲率军继续西征，但因与钦察汗国别儿哥汗争夺阿塞拜疆之战爆发，只好结束西征。旭烈兀东返途中，得到忽必烈与阿里不哥争夺帝位消息，于是留在西亚自帝一方，并宣布支持忽必烈。后来旭烈兀被忽必烈封为伊儿汗，承认西亚伊儿汗国。蒙古军队对外战争中，将大量敢于反抗地区屠城，使众多民族受到残酷民族压迫，难以计数人口财产在战火中损失殆尽，其后又大都伴随瘟疫、饥荒及自然灾害，更是苦不堪言。此段历史对战火涂炭地区而言，乃是自古以来极度黑暗时期，此后亦属少有。便蒙古第三次西征，除却屠城、灭族，减少世界人口之外，亦有正面意义，那便是帮助***世界、天主教世界加深与中国交流。波斯天文学、西域医药便在此时传入中国；而中国印刷术、火药，也经蒙古西征而传入欧洲。第三次西征结束，也同时宣告蒙古向西扩张停止。
按下西征，复说攻南。蒙哥继承汗位，首先平定定宗之后及太宗皇孙失烈门反叛，巩固统治地位，继而着手进行攻宋准备，并在临近南宋边境地区建立屯驻基地。在四川方向，蒙古军于沔州、利州筑城，在白龙江一线发展屯田；在荆襄方向，置河南经略司，在唐、邓、嵩、汝等州屯田，驻军唐、邓，修复枣阳、光化、均州等城；在两淮方向，于蔡、息、亳、颍等州屯田，驻军于亳、颍等州。细作报入临安，南宋君臣大为惊惧。南宋自与窝阔台时期蒙古军作战，深知蒙古骑兵善驰突野战，乃制定战计，确定“坚守长江上游以固其下游，守汉、淮以蔽长江”防御方针。宋理宗赵昀乃命余玠为兵部侍郎、四川制置使兼知重庆府，负责四川防务。余玠领旨赴任，革除弊政，实行轻徭薄赋、整顿军纪、除暴奖贤、广纳贤良、聚小屯为大屯等政策，先安其民。又采纳播州人冉氏兄弟建策，采取依山制骑、以点控面方略，先后筑青居、大获、钓鱼、云顶等十余城，并迁郡治于山城，再固其防。又调整兵力部署，移金州戍军于大获，移沔州戍军于青居，移兴元戍军于合州，共同防守内水；移利州戍军于云顶，以备外水，三整其军。诸城依山为垒，据险设防，屯兵储粮，训练士卒，经数年建设，逐步建成以重庆为中心，以堡寨控扼江河要隘之纵深梯次防御体系，边防稍安。