長途跋涉攻滅大理
蒙哥即位以後，採取一系列措施，很快鞏固了自己的統治，隨即對外用兵，繼續開疆拓土。
蒙哥對遼闊富饒的江南垂涎三尺，很想滅掉南宋，擴大自己的版圖。可是，窩闊臺第一次大舉伐宋，打了六年，結果無功而返，這讓蒙哥不敢小覷南宋，必須有個周密的計劃才行。
南宋依仗的是長江天險，蒙軍沒有水軍，不習水戰，很難逾越。當時，大蒙古國已經征服了吐蕃，蒙哥便想採取大迂迴戰術，借道吐蕃地區，攻佔雲南一帶，從背後攻擊南宋。於是，蒙哥制定了攻佔西南、合圍宋朝的作戰計劃，併爲此做了一系列準備。
當時，在中國西南有個大理國，疆域包括今雲南全境和貴州、四川部分地區，都城在今雲南大理。大理國是白族段氏建立的政權，已有三百多年的歷史，現在的皇帝叫段興智。
大理國物產豐富，環境優美，民風淳樸，並不好戰，與南宋長期保持着友好關係，同緬甸、越南等國也有貿易來往，百姓過着豐衣足食、安居樂業的生活，猶如世外桃園。他們沒有想到，蒙古鐵騎即將到來，一場亡國之災馬上就要降臨了。
公元1252年，蒙哥命弟弟忽必烈爲主帥，率十萬大軍遠征大理。忽必烈知道，孤軍遠征，難度不小，因此，他精心挑選了蒙軍中的精銳，準備了大批糧餉器械，還任用漢族文臣姚樞、張文謙等人，作爲隨軍參謀，爲他出謀劃策。
一切準備就緒，忽必烈率軍從六盤山出發，經過臨洮，進入青藏高原。吐蕃已經歸順了大蒙古國，蒙軍一路暢通無阻，穿越吐蕃地區，向大理國方向挺進。
經過近一年時間的長途跋涉，忽必烈率軍克服重重困難，終於到達大理國國境。大理國與蒙古遠隔千山萬水，沒有想到蒙古鐵騎來犯，頓時陷入混亂。面對外敵來犯，大理國軍民只得奮起抵抗，但大理國長期沒有戰爭，武備鬆弛，兵力較弱，敵不過如狼似虎的蒙古軍隊。
蒙軍兵分三路，向大理國發動猛烈進攻。忽必烈親自率領中路軍，渡過大渡河，疾行兩千多裡，到達金沙江。金沙江水流湍急，蒙軍沒有船隻，無法渡江。
忽必烈招撫了當地酋長，向他們問計。酋長說，可以用革囊渡江。革囊是用牛羊皮製作的氣囊，在水中有浮力，可以載人。忽必烈大喜，命人準備了大批革囊，使蒙軍得以順利過江。這就是歷史上有名的“元跨革囊”。
蒙軍渡過金沙江，直撲都城大理。大理城在南詔國的時候就是都城，已經有五百多年的歷史，城高牆厚，十分堅固。大理皇帝段興智依仗城堅，拒不投降，甚至殺害了忽必烈派來招降的使者。忽必烈大怒，下令攻城。大理城果然堅固，蒙軍連攻多日，不能攻克。
忽必烈見大理城依蒼山而建，心生一計，他挑選了一批勇士，組成敢死隊，準備翻越蒼山，從山上向城內進攻。蒼山是大理山峰之一，到處是懸崖峭壁，十分險峻，敢死隊有一半人摔死在懸崖之下，剩下的勇士從山頂直衝而下，突入城中。城中守軍見蒙軍從天而降，驚慌失措，失去鬥志，大理城終於被攻破。皇帝段興智僥倖逃脫，跑到了昆明。
攻破大理以後，蒙軍將士們紛紛要求屠城，爲被殺的使者和陣亡的將士報仇。姚樞、張文謙等人力諫不可，忽必烈採納了，下達了止殺令，使大理百姓免於屠殺。
在中路軍大勝、攻克大理城的同時，東西兩路蒙軍也進展順利，很快佔領了大理國大部分地區。
公元1254年，蒙軍集中兵力，猛攻段興智所在的昆明城。守軍殊死抵抗，堅持了七天，終因寡不敵衆，城池陷落，段興智被俘，大理國從此滅亡。
忽必烈攻滅大理國以後，留下大將兀良合臺鎮守，並追剿殘敵，自己率主力班師返回。段興智被俘後受到優待，蒙古賜他金符，讓他協助管理大理各部。
蒙哥攻佔並統治了大理國，完成了他攻佔西南、合圍宋朝作戰計劃的第一步，形成了攻擊南宋的有利態勢，下一步，他就要對南宋政權下手了，南宋面臨着巨大危機。