忽必烈回到北方後，打敗了與他爭奪可汗位置的阿裏布格(拖雷的幼子)，成為可汗，並遷都燕京(今北京)。這時，他想起了與南宋締結的和約，便派使者郝靜前往臨安，敦促南宋履行和約條款。賈似道為了不暴露私約，將郝靜扣留並長期軟禁在周振(今江蘇儀征)，給了蒙古再次大舉南侵的借口。
從此，忽必烈平定了山東的譚力叛亂，穩定了他在中國北方的統治。接著他著手恢復和發展社會生產，擴充軍隊，制造武器，修理戰船，積極為攻占南宋創造條件。
這時，南宋銅川綏靖副使劉正受到上司處分，沒有辦法向朝廷申訴。他在瀘州十五郡憤然向蒙古投降。劉征之亂使忽必烈充分認識到南宋的實際情況，於是下定決心要滅南宋。
忽必烈總結了以往攻宋的戰略得失，認識到要打開攻宋的新局面，必須選擇合適的突破口，從戰略上改變過去的做法。為此，忽必烈多次召開軍事會議，讓將軍們充分發表意見，獻計獻策。劉正向忽必烈提議:“攻宋之策，先從襄陽入手，攻蜀不如攻項。沒有湘就沒有淮，沒有淮，江南唾手可得。若攻下襄陽，浮漢入河，南宋就平了。”忽必烈采納了劉正的建議，制定了以主力進攻襄樊，牽制長江中遊，中間突破，然後順流而下，直取臨安的戰略方針。
忽必烈選擇戰略要地襄樊作為進攻南宋的突破口，擊中了南宋的要害。襄樊位於南陽盆地南端，西接關山，東臨江淮，南接京滬、巴蜀，北連三都，是鄂豫陜交通樞紐。樊城居漢水之北，襄陽居漢水之南。兩座城市隔海相望，互為犄角。地勢險要，易守難攻，是防守長江的屏障。忽必烈出兵前，根據劉正的建議，賄賂隸屬賈思道的鄂州呂帥文德，以買市場為名，在樊城外的鹿門山秘密修建堡壘，從而在襄樊建立了第壹個據點。
蒙古元朝4年冬(宋憲春3年1267)，忽必烈以南宋扣留郝靜為借口，任命阿蘇為總司令，劉正為副司令，準備進攻襄樊，同時派兵川、川、淮西配合中路進攻。南宋派來的的弟弟陸，得知襄陽府和京安府副使重兵防守，兩軍在襄陽城下對峙。忽必烈向阿蘇下達了攻城阻援、先困後攻的作戰方針。
在忽必烈的授意下，歐舒軍開始在襄陽周圍修建長長的防線，並用堡壘將其連接起來，以防止宋軍進攻襄陽城。又派重兵到襄陽以西的鹿門山、萬山，斷宋軍糧道；然後在萬山、白河口(襄陽以南)，漢水中立網格斷了宋軍沿漢水增援的道路，在德安(今湖北安陸)、京山(今湖北京魯)集結兵力，牽制、分散宋軍援軍，確保襄陽長期被圍。
雖然蒙古軍把襄陽包圍的如同鐵桶壹般，但是阿蘇還是清楚的看到，宋軍在戰略上處於劣勢，但是在戰術上卻有壹定的優勢，尤其是在守衛險地和水戰上，而蒙古軍的軟肋恰恰是缺少水軍。所以他建議忽必烈加強被圍水軍的實力。忽必烈吸取了蒙哥汗在釣魚城戰敗的教訓，采納了阿蘇的建議，在襄樊戰場增加了5000艘戰船和7萬名水兵。在水軍的幫助下，蒙古軍構築的堡壘更加強大，使得襄陽守軍被困孤城。隨後的戰鬥過程表明，蒙古軍隊加強水軍投入戰鬥是壹個戰略轉變，關系到戰役全局。
蒙元六年(1269)三月，蒙古軍再次包圍樊城，宋景虎控制張士傑領兵救援，卻在赤潭鋪被阿蘇軍擊潰。七月，宋朝沿江副使夏貴乘漢水洶湧助舟，在虎尾洲被蒙古水軍重創。殿前副都督指揮範在船老大的支援下，在關子灘被閱軍擊敗。幾次進援未果，使襄樊城守軍處境更加艱難。蒙古派劉正在襄樊前線造戰船，練水軍；有了張洪範的提議，襄樊的外城電網將得到加強，襄樊與外地的水陸交通將全部被切斷。襄陽太守只能乘小漁船過漢水，窺探軍情。他的哥哥呂文德沒有想到，自己因為貪圖小利，給朝廷和親人帶來了這麽大的災難，懊悔不已，死於背上的毒藥和壞疽。
呂文德死後，南宋又派另壹位在兩淮抗擊蒙古軍隊中表現活躍的使者李庭芝為荊湖使，繼續督師援助襄樊。但賈似道怕打勝仗又對自己立功，就命女婿兼親信範牽制，不聽約束。範以賈似道為靠山，相互勾結，整天在營中玩弄妓女嬪妃，不以襄陽為急。沒有法院的命令，他拒絕出兵。
呂桓溫得不到幫助，只好率領壹萬多襄陽守軍進攻襄陽西部的萬山堡。結果被蒙古軍打敗，被迫再次退入城內。在南宋見不到援軍的困難局面下，項、範軍民利用河上浮橋相互支援，* * *堅守。他們拆房子當柴燒，縫鈔票當衣服，毫不動搖地決心保衛這座城市。
至元八年(1271)，忽必烈稱帝，改國號“大元”。在南宋朝野的呼籲下，範無奈，只好在總統府前為兩淮軍隊助陣。阿舒率領亞伯拉罕等千戶與範的軍隊在湍灘交戰，大敗宋軍，六月，範又率領十萬水兵和壹千多艘戰船到了盧蒙。此時漢水暴漲，阿蘇率眾將領迎擊。水軍分為四翼。先把獨木舟投入戰鬥，再讓大船前進，把宋軍追到淺水區，俘獲南宋戰船100多艘。宋軍又被打敗了，範在夜裏逃走了。
範兩次援襄樊失敗後，不得不組織敢死隊，企圖沖擊元軍防線，進入襄樊。
襄陽西北的(今湖北浚縣)和(今湖北房縣)山區人民屢遭元軍劫掠，守土救襄陽的需求十分強烈。李庭芝在這兩個地方招募了3000名民兵，制造輕型船只。他以張順、張貴為統帥，在周俊上遊的水峪加緊訓練，準備援助。
至元九年(1272)五月，張順、張貴率領三千人的敢死隊，乘漢水上漲之機，分乘百船，滿載布帛鹽等物資，流回襄樊。壹路上，敢死隊砍斷元軍布下的鐵索和木樁，向120處移動，突破重重封鎖。張順在途中身中四槍六箭，不幸身亡。最後，在張貴的帶領下，援軍終於到達襄陽城下。
這座城市的外國援助已經被切斷很長時間了。當軍民聽說援軍已經到達時，人們的士氣大振。為了解決襄樊長期的物質困難，張貴建議聯系新營(今湖北鐘祥西南)的交通。他派出兩個善於潛水的勇士，帶著蠟書，冒著生命危險突破封鎖，在新迎與範取得聯系。範約答應出兵攻打元軍。九月，張貴率領人民軍隊如期出征，可惜壹個敗類從軍中叛逃，暴露了張貴的突圍計劃。元軍加強防守，張貴率軍拼死壹戰，終於到了範同意會師的地方。但他萬萬沒想到，懦弱的範竟然毀約退兵，讓元軍先占領龍尾洲，以待再等。張貴孤軍奮戰，率領的勇士全部戰死。張貴最終被俘，因傷勢過重壯烈犧牲。從此，襄樊徹底斷絕了與外界的壹切聯系。
元軍包圍襄樊五年，久攻不下，不得不調整戰略部署，改變戰術。元將軍阿裏黑格在分析攻守形勢後奏忽必烈:“襄陽有樊城，但有牙有唇。”宜先攻樊城，斷其團結。樊城下，襄陽可不攻而取。”忽必烈采納了他的建議，命阿蘇統率元軍，劉正、阿裏黑格統率漢軍，加緊進攻樊城。
元朝大將張弘範向阿蘇獻上壹計，曰:“若陸路攻範，襄陽出救舟，恐怕難成。只有先切斷河上的浮橋，阻擋其援軍，然後水陸夾擊，才能破樊城，然後襄陽就不會自己進攻了。”阿蘇覺得有道理，就按照這個計劃行事。至元十年(1273)正月，派水軍燒毀襄陽至樊城的浮橋，切斷兩城聯系。
接著，阿蘇集中水陸兵力，從西域調來巨炮“回炮”，向樊城發起總攻。樊城守軍得不到襄陽的支援，正月十壹城陷。樊城都督牛輔率部與元軍當街廝殺。最後受了重傷，撲到火裏自焚。另壹位宋將軍範天順見大勢已去，說“生為，死為宋鬼”，在自己鎮守的地方自殺了。樊城失陷後，不斷想辦法向臨安緊急求援。賈似道欺騙宋度宗，說襄陽之圍可以解決，但下令不要派壹兵壹卒到襄陽。二月，元軍從樊城轉戰襄陽，以“回馬槍”攻城。魯見救兵無望，恐“回馬槍”來勢洶洶，只得棄城投降。持續六年的襄樊攻防戰，最終以元軍拿下襄樊全境而告終。
元軍攻占襄樊，打破了蒙宋三十多年的僵局，使宋元戰爭形勢發生了根本性的變化。元朝對宋朝有絕對的戰略優勢，南宋被征服只是時間問題。