盟友反目蒙古伐宋
大蒙古國建立以後，不斷對外擴張，連年征戰，先後滅掉西夏、西遼、東真國，並攻打金國，征服高麗，還西征中亞東歐，顯示出強大的軍事力量。這個時候，地處南方的南宋政權，因爲有金國相隔，暫時平安無事，偏安一隅。
當窩闊臺提議聯宋滅金的時候，宋理宗和多數大臣出於對金國的仇恨，表示贊同，但也有一些大臣反對。他們認爲，蒙古勢力迅速崛起，是個很大的威脅，有金國在中間擋着，江南可保無虞，一旦金國滅亡，南宋就要直接面對蒙古了。所以，南宋寧可與疲弱的金國爲鄰，也不能與強大的蒙古接壤。這個意見是明智和正確的，可宋理宗一心想要收復中原，並沒有聽從。
聯蒙滅金取得勝利，滅亡了金國，一洗百年恥辱，南宋軍民一片歡騰。蒙古軍隊糧草不繼，又懼怕炎熱，將主力部隊撤到黃河以北，黃河以南只留少數兵力。宋理宗見有機可乘，便想借機收復中原。蒙古人也曾經許諾，黃河以南的土地歸宋朝。
公元1234年5月，在金國滅亡不久，宋理宗派遣六萬軍隊，出兵河南地區，一舉收復了開封、洛陽、商丘等地，史稱“端平入洛”。
不料，南宋的軍事行動，卻惹怒了蒙古人。窩闊臺下令，蒙古鐵騎越過黃河，向宋軍發動了猛烈進攻。宋軍不是蒙古鐵騎的對手，死傷三萬多人，佔領的土地又全部丟失了。“端平入洛”使得宋蒙聯盟破裂，雙方反目成仇，也成了蒙軍伐宋的導火線和藉口。當然，沒有“端平入洛”，大蒙古國也是會對南宋下手的。
公元1235年，窩闊臺以“端平入洛”爲藉口，第一次大規模進犯南宋。窩闊臺組織了數十萬大軍，由兩個愛子闊端、闊出統領，在東起淮河、西至巴蜀的千里戰線上，分多路向南宋進攻，氣勢洶洶，大有一口吞併南宋之勢。
面對蒙古軍隊的大舉入侵，南宋軍民不畏強暴，奮起反抗。宋理宗調兵遣將，部署抵禦。南宋軍隊戰鬥力差，敵不過蒙軍兇猛，但地形熟悉，反抗意志堅強，蒙軍也很難佔到便宜，戰鬥十分激烈。蒙軍這次犯宋歷時六年，大小戰鬥數十次，雙方傷亡都很慘重。著名戰役有沔州之戰、陽平關之戰、真州之戰、廬州之戰、荊襄之戰等。
沔州之戰是蒙軍進攻巴蜀的第一仗。公元1235年7月，窩闊臺命次子闊端，率西路軍向巴蜀地區進軍。闊端時年三十歲，已經征戰多年，勇猛有謀，是蒙古族的軍事家、戰略家，深受窩闊臺喜愛。
闊端率軍從陝西鳳州出發，很快抵達沔州。沔州是南下入蜀的門戶，蒙軍想要攻佔巴蜀，必須首先奪取沔州。沔州守將叫高稼，高稼是進士出身，能文能武，爲官清廉，肩負着守衛入蜀大門的重任。
在此之前，蒙軍與金軍曾經在沔州多次交戰，沔州城被戰火摧毀，破敗不堪，城內守軍也不多，於是，有人建議高稼棄城後撤。高稼堅定地說：“身爲宋將，守土有責，即便沒有城牆，我也要以身捍蜀。”
蒙古大軍包圍了沔州，高稼身先士卒，帶領宋軍與敵拼殺，激戰數日，終因寡不敵衆，又沒有堅固的城牆，最終沔州失守，高稼戰死，以身殉國。沔州之戰以宋軍失敗而告終。
闊端獲勝之後，率軍繼續南下，很快抵達陽平關，於是爆發了陽平關之戰。陽平關在今陝西勉縣一帶，是入蜀的第一道重要關口。陽平關守將叫曹友聞，是個忠義之士，可惜手下士兵不多，只有數千人，而蒙軍有二十萬之衆，敵衆我寡。宋軍頂不住蒙軍的猛烈攻勢，曹友聞戰死，士兵多數陣亡。最後，將領曹萬帶領僅存的五百士兵退入城堡，寧死不降，全部爲國捐軀。陽平關之戰十分慘烈，以宋軍全軍覆沒而告終。
闊端率軍繼續南下，一路攻城奪隘。宋軍在巴蜀的軍隊不多，難以抵禦蒙軍，經過半年多激戰，蒙軍佔領了巴蜀大部分地區，攻佔了成都，蒙軍的西路軍取得了勝利。
窩闊臺在昔日滅金戰爭中，實行了大迂迴戰術，十分有效，這次伐宋，仍然採取大迂迴的辦法，想佔領巴蜀以後，繞到宋軍的背後，因而西路軍兵力最強。可是，巴蜀山高路險，根本繞不過去。所以，蒙軍佔領巴蜀，並沒有多大的戰略意義，對南宋整個防禦體系影響不大。
闊端也意識到了這一點，所以，他佔領成都不久，就主動放棄，從原路撤回了陝西。蒙軍撤退之前，把成都洗劫一空。此後幾年，蒙軍巴蜀地區幾進幾退，主要以搶掠財物爲主。後來，闊端又奉命去攻打吐蕃。
在闊端攻擊巴蜀的同時，闊出率東路軍攻擊江淮和荊襄地區。闊出是闊端同父異母的弟弟，時年也是三十歲，同樣是久經沙場。窩闊臺本人沒有親征，而是派兩個兒子去征伐南宋。蒙軍的西路軍獲得勝利，攻佔了巴蜀，而東路軍就沒有那麼幸運了。
江淮和荊襄地區是南宋的防禦重點，兵力較多，領兵統帥是南宋名將孟珙，再加上這一地區水網交織，不利於騎兵縱橫。所以，蒙軍屢吃敗仗，著名的有真州之戰、廬州之戰和荊襄之戰。
公元1236年年底，蒙軍攻打真州。真州守將叫丘嶽，智勇雙全，善於用兵。丘嶽得知蒙軍來犯，在城外路上連設三道伏兵，殺傷了大量敵人。丘嶽對守城早就做好了部署，蒙軍久攻不下。趁着蒙軍疲勞之際，丘嶽派兵夜襲敵營，獲得大捷。蒙軍始終未能攻下真州，只好撤圍走了。宋軍獲得真州保衛戰的勝利。
蒙軍在真州城下碰了壁，又去攻打廬州，不料失敗得更慘。廬州守將杜杲有勇有謀，他早就做好了充分準備，在城牆上架設了三百門大炮。蒙軍騎兵一到，百炮齊轟，震天動地，蒙軍人仰馬翻，亂成一團。杜杲在城中準備好了突擊隊，乘勢殺出，蒙軍一敗塗地。廬州之戰以蒙軍慘敗而告終。
當然，宋軍將領中也有一些貪生怕死之輩，有的聽說蒙古大軍來犯，嚇得棄城逃跑；有的見蒙軍到來，不敢迎戰，獻城投降。這樣，蒙軍在荊襄地區也陸續佔領了一些城池。
宋軍戰果最大的，是荊襄之戰。公元1239年，南宋統帥孟珙做好了一系列準備，果斷髮動了荊襄戰役。宋軍集結重兵，連續收復被蒙軍佔領的襄陽、樊城、信陽、郢州等地，打得蒙軍丟盔卸甲，狼狽不堪。
闊出率東路軍在江淮荊襄一帶鏖戰數年，沒有多大成果，連長江邊都沒有到達，反而是損兵折將，連主帥闊出也死於軍中。
公元1241年，窩闊臺病死，蒙古大軍便無功而返了。
窩闊臺伐宋失敗，除了南宋軍民頑強抵抗之外，也與他犯了戰略性錯誤有直接關係。窩闊臺把蒙軍主力放在戰略意義不大的巴蜀地區，東線作戰又戰線過長，兵力分散，沒有主攻方向，因而未得寸功，第一次伐宋以失敗而告終。
窩闊臺胃口很大，他在攻擊南宋的同時，也去攻打吐蕃，就是現在的西藏。蒙軍在南宋面前碰了壁，卻順利征服了吐蕃，將西藏首次納入了中國版圖，這是窩闊臺的一大功績。