八思巴与忽必烈在六盘山会晤后，便离开蒙军营帐返回凉州，取“地处西方，常寒凉也”。在凉州为萨迦班智达的灵塔举行了开光仪式后，动身返回西藏。

远征大理国，对所向披靡的蒙古大军而言，可以说南诏国羸弱的兵马不堪一击。当时，四川中部与东部仍在南宋统辖之下，所以，此次蒙军取道路线要经过四川西部和川滇边区高山峡谷人烟稀少之地。对首次统兵作战的忽必烈而言，劳师万里南征大理国不啻一场挥之不去的噩梦。从六盘山前往大理，途经雪山、草地，渡金沙江、大渡河，艰难跋涉。“经吐蕃曼沱，涉大泸水，人不毛瘴喘沮泽之乡，深林盲壑，绝崖狭蹊，马相縻以颠死”；“前行者雪三尺，后至及丈，峻阪踏冰为梯，卫士多徒行，有远至千里外者”。

攀登雪山时，蒙军几乎把所有随身携带的衣物都包裹在身上，由于山路盘旋曲折，包括忽必烈在内，都舍骑徒步。因忽必烈患有足疾，不得不由在六盘山新收的宿卫贺仁杰背负而行。汉将董文炳为中路军殿后，所率四十六骑中，最后只剩下两骑能从行。在山路极为陡峭难行之处，“日行不能二、三十里”。

1253年九月，南征蒙军行至忒剌（今甘肃迭县与四川若尔盖县交界的达松潘），召开南征大理国的军事会议。然后，兵分三路向蜀边进发。

兀良合台率西路军，入阿坝草原，取道今甘孜藏族自治州南下，入大理国境内的旦当（今云南中甸）。摩、些二部酋长唆火脱因、塔里马等闻风来降。然后，渡过金沙江，分兵深入察罕章（即白蛮，今白族）境内，依次攻下各个山寨，进取都城大理国北部的龙首关（在洱海东北）。

诸王抄合、也只里（合赤温曾孙）率东路军经四川西北草原的古隘道，进入松（松潘）、茂二州，出岷江古道，经雅、黎二州，渡过大渡河南下。

十一月，忽必烈自率中路军，经阿坝草原，循大渡河西岸南下，由今泸定县东渡过大渡河，招降东岸吐蕃诸部。九月，中路军自岩州出兵围攻南宋黎州，得知西路军已经渡过金沙江的消息，立即驱师南下，“经行山谷二千里”后，在福林渡口再次渡过大渡河，取古清溪道，经安宁河谷而南，于十一月进抵金沙江畔 。

在这里，忽必烈清点兵马时，忽然发现人数仅剩下出发时的一半。南征大理国的途中，蒙军损兵折将严重，但他没有沮丧，反而开心地说：“感谢长生天给我留下这么多人马，我指挥他们攻克大理国已绰绰有余。”

金沙江两岸悬崖峭壁，形同刀削斧砍，山高峡窄，云天一线。峡中水深流急，江面波涛汹涌，奔腾呼啸，惊心动魄。明晃晃的太阳从山缝中照射进来，也被森然的山岩遮掩的暗淡无光。忽必烈望着犬牙交错般的江岸，惊愕失色。遥望夹岸群山，枯藤随风摇摆，满目是肃杀的秋意。

一阵迅疾的溜江风吹拂过来，忽必烈禁不住打了个寒战。他猛然想起，转眼十二月即到，御寒的棉衣和充沛的粮草成为眼下棘手的问题。想不到高入云霄的雪山都踩在脚下了，却被金沙江拦在对岸。

看到忽必烈为蒙军如何渡过金沙江而浓眉紧锁，迎着寒风，望着浑浊的江面，若有所思。旁边的刘秉忠连忙说：“王爷不必担忧，当年三国时期，诸葛亮南征，也曾渡过金沙江。他三月从成都出发，五月渡泸（渡口在金沙江上的四川省越西县境内），深入不毛之地。我向沿江的艄公、渔翁打探一下，或许会找到合适的渡口。”

“那有劳先生了。”

附近金沙江边人烟稀少，忽必烈耐着性子等了好几天，经过刘秉忠多方打探，才得知沿金沙江再往前走，有个地方适合渡江。

这就是云南有名的石鼓渡口（位于云南省西北部的丽江市石鼓镇与香格里拉县南部沙松碧村之间）。金沙江从青藏高原奔腾而下，到了香格里拉县的沙松碧村受到海罗山的阻挡，突然转向东北，形成了罕见的“长江第一湾”。这里江面宽阔，水势缓和，适于摆渡，历来为兵家必争之地。

忽必烈吩咐蒙军在石鼓渡口安营扎寨，并迅速组织人力捆扎木筏，制作革囊。然后，“乘革囊及筏以渡”从石鼓渡口南渡金沙江，接受了摩挲蛮主（纳西族首领）的迎降。然后由丽江石关南进，兵锋直指大理城。

由于大理政权与中原疏于联络，并不知晓蒙军的厉害。大理国竟异想天开把远道而来的蒙军拦截在金沙江沿线，由国相高祥亲自率兵屯戍。等旌旗蔽日的蒙军陆续渡江南来，高祥自知不敌，便匆忙引兵退回大理都城。

大理城依点苍山，傍洱海，经三百余年的经营，可谓城池坚如磐石。其东面紧靠洱海，西面依偎点苍山，只修筑了南、北城墙。北城墙西起点苍山的中和峰麓，东至洱海边。

八月，忽必烈驻兵临洮时，曾派玉律术、王君候、王鉴三人出使大理国，没有到达大理国；十一月，忽必烈屯兵大理城外后，再次遣使玉律术等三人出使大理城，诏谕高祥投降，并承诺，胜利后决不屠城。大理人并不相信蒙军使者的口头承诺，加上忽必烈率领的中路军不断进逼大理城，恼羞成怒的高祥杀死蒙使三人，并“磔其尸于树”。

国势衰微本来就是刀俎上的鱼肉，高祥兄弟愚蠢到斩杀蒙使的地步，胜利的天平早已向忽必烈倾斜了。

十二月十二日，得知使者杳无音信的消息后，忽必烈才下令举兵攻伐大理城。大理国王段兴智和权臣高祥背城出战，为蒙军所败，接着兵围大理城。兵不血刃取下大理城的设想在忽必烈脑海中徘徊不已，鉴于此，忽必烈再次遣使招降，仍被拒绝。

十二月十五日，兀良合台率领西路军拔了龙首关后，和东路军先后进抵大理城下，与中路军会师。

见和平手段不能使大理国降服，忽必烈才断然下令攻城，还亲自登上点苍山俯瞰城中布局，先攻夺了大理城东锁钥上关。仓促间，高祥、高和兄弟利用手中的一张王牌——象阵，企图来阻止蒙军来犯的铁蹄。

象阵即把披挂着铁甲的上百头大象驱赶至阵前，在庞大象体的掩护下，主将高和骑着骏马，率领精锐扑杀围困的蒙军，想把他们横扫于点苍山洱海的旁边。这仅仅一厢情愿而已，蒙军不会愚蠢到引颈待戮的地步。忽必烈早已从使者玉律术的口中探知，高祥、高和兄弟会把象阵投入战场上，便吩咐兀良合台精选三千名强弓手和三千铁骑兵，待象阵出列后，围而歼之。

国王段兴智望着庞大的象阵，脸上挂着一丝苦笑。大理国的撒手锏都使出来了，一旦被蒙军所破，后果不堪设想。于是乎，一场别开生面的战争在双方的期待中缓缓拉开了战幕。

在激越嘹亮的号角声中，城门缓缓开启，百余头战象在象奴的驱使下缓步走出城来。殿后的一头巨象被装饰得豪华壮观，象背上耸立着一顶华盖，下面端坐着国王段兴智。他生性孱弱，畏惧战争，愿投诚乞降。无奈被高祥的爪牙挟持在伟岸的象背上，以借他国王的身份来鼓舞士气，矢志御蒙。

进军的号角奏响后，战象迈开粗硕的大腿，移动着城堡般的躯体，列着方阵缓缓向前推移，潮水般向蒙军席卷而去。象阵后面，有恃无恐的高祥率领着左手持盾、右手持刀或长矛的精锐之力，嗷叫着呐喊助威。

见时机已到，兀良合台帅旗一挥，百余名蒙军铁骑兵迅速出列，嗷嗷地呼叫着，向巍峨的象阵冲杀过去。等蒙军骑兵冲至射程之内，象阵后面的大理城守军精锐开始射箭，还夹杂着投掷过来的长矛。

蒙军骑兵不敢蛮战，疾风骤雨般冲到象阵前，射出一阵箭雨后，扔下几具尸体，便兜马返回蒙军阵前。而象阵却岿然不动，几乎皮毛无损。见首战告捷，大理兵卒挥舞着器械，发出狂妄的欢呼声。

见战象的铁甲之师步步逼近，蒙军前沿忽然闪出一片空旷之地来，时值高祥沉浸在胜利的喜悦中仰天长笑之际，忽必烈帅旗一挥，又有几百名蒙古铁骑兵冲出阵列，在象阵驮载的大理城守军的射程外停止不前，开始用强弩向战象发射箭雨。好钢用在刀刃上，蒙军专门射击象奴、射击象背上的大理城守军，射击裸露在铁甲外的象眼。中箭的兵卒，哀叫着从象背上滚落下来。

见蒙军攻势凶猛，于己不利，躲藏在战象后面的步兵手持刀剑和弓箭急忙冲杀出来，竖起盾牌，保护战象的安全，并不断射箭投标进行还击，以阻挠蒙军铁骑兵的靠拢。一波紧似一波的箭雨，使战象的阵脚大乱。还未等高祥压住阵脚，猛将阿术率领数十余名精悍轻骑，已冲入象阵展开第二轮的厮杀。

在短兵相搏中，战象没有占到丝毫便宜。战象笨拙，不便调度，而蒙古轻骑人马合一，易于掉转。十几名铁骑兵把一头战象团团围拢起来，他们先一齐射箭，象背上的兵卒中箭后坠落地上。突然，战象的一只眼睛被近处的一名铁骑兵射中后，战象怒吼一声，甩开长鼻子横扫过去，把铁骑兵连同胯下战马都打倒在地，后面的大理城守军趁机涌上来，挥舞着乱刀砍死。

在数十名铁骑兵与战象交锋激烈时，列阵于蒙军前沿的铁骑兵悄悄绕过象阵，飞速地向象阵后面的大理城守军掩杀过去。此时，蒙军展开最擅长的野战之术，肆意冲撞，远距离射击，近处砍杀，可怜的大理城守军，尚未来得及举起兵器进行还击，便被砍翻在地。更多的大理城守军被蒙军震天骇地的厮杀声，简直吓破了胆，转身就跑，逼仄的路段立时成为他们水泄不通的死亡之路。

受伤的战象失去象奴的控制，也调头向大理城门冲去。正拼命逃跑的大理城的守军躲闪不及，被战象撞倒一大片，血流成河。战象见到血迹，变得更加疯狂，横冲直撞起来，使越来越多的步兵哀叫着殒命于象蹄下。追赶步兵的铁骑兵见势不妙，回头望见数头战象狂奔过来，纷纷避开。

蒙军铁骑如追鸟逐兽般，一路砍射狼狈逃窜的大理守军，致使伤亡甚重。逃亡之路上，战马践踏着横陈的尸体，兵器砍入皮肉的钝声、跌扑声、鬼哭狼嚎的惨叫声惨不绝耳。结果不言而明，大理守军溃败，蒙军铁骑兵如旋风般乘势杀入城中。是夜，眼看败局无力挽回，大理国王段兴智连夜弃城逃往善阐（今云南昆明），高祥乘着夜色率残众南走，大理城陷落。

大理城不攻自破，蒙军进入城内，很快控制了全城。街上行人寂寥，商铺的门窗紧闭，甚至有很多已歇业搬空，安静得近乎可怕，仿若无声地对抗着蒙军入侵。只有几条模样邋遢的野狗在角落里寻觅着吃食。城内窒闷的气息把蒙军成功入城的喜悦心情冲淡得杳无踪影。

忽必烈率军直奔皇宫，皇宫内浓郁的血腥味在他鼻翼间盘桓，星罗棋布地躺满了冰冷的尸体，鲜血顺势流淌将地面染红。忽必烈不愿看到这幅景象，一手掩鼻，命令蒙军赶快把这些尸体掩埋掉。他左顾右盼，不见玉律术等使者三人的影子，心里滋生出一丝不祥的气息来，叹息着说：“城破而我使不出，计必死矣。”

专心致志搜访图籍的姚枢在驿馆里发现了三位使者的尸体，连忙派人把此事禀报给忽必烈。忽必烈赶到事发地点时，只见三具使者的尸体被绸布蒙盖着，围拢在旁边的近千名将士个个义愤填膺，纵然把凶手碎尸万段也难解心头之恨。

不能让使者不清不白地死于异域他乡，忽必烈吩咐士兵大肆搜查附近的房屋店铺，试图寻找目击者，查清杀死使者的真实凶手。士兵领命后，立即行动起来，破门而入，附近安静的街区顿时喧嚣起来，把许多百姓驱赶到宽阔的街道上，用来查找使者被杀的目击证人。

在蒙军士兵武器的指点下，大理城内百姓不知道是福是祸，人群中的知情者低声议论着，谁也不敢出来指证。经过忽必烈耐心喊话做思想工作，一位老人才颤巍巍地从人群中走出来。他告诉忽必烈，昨天下午，是高祥亲手杀死了三位使者。

忽必烈又问老者，高祥是朝哪个方向逃跑的。老者说自己没有目睹高祥逃跑的方向，但听人说，他在后半夜出城后朝东南善阐（今云南昆明）方向逃窜。

岂有此理，临逃跑前还要手刃蒙古使者。

盯着三位使者的尸体，忽必烈的心中狂澜翻涌，拔出宝剑，高高地举过头顶，执意改变初衷而大肆屠城，以解丧使之恨。

蒙军兵卒收到最高将帅忽必烈将要屠城的信号，像猎豹嗅到血腥般发出亢奋的欢呼声，纷纷亮出手中的武器，在阳光的照射下，发出刺目的寒光，喊叫着：“屠城！屠城！”

夹在街道中央的大理城百姓睁大双眼惊恐不安地注视着几乎疯狂的蒙军士兵，相互推搡着向中心收紧。

这时，忽必烈转向汉人儒士，质问道：“你们说说看，该不该屠城？”

见此情景，几位汉人儒士齐声说道：“不该屠城。”

话音刚落，蒙军士兵发出不满的抗议声。忽必烈用手压了压，制止住嗡嗡嘤嘤的喧哗声，反问道：“为什么不该屠城？”

姚枢、张文歉、子聪马上谏阻道：“杀使臣者，其国主尔，非民之罪。”

怒气渐渐消弭的忽必烈这才意识到自己的冲动，命姚枢裂旗为帛，大书“止杀”二字，分插公布于街衢，传示大理百姓。见大理城的居民性命无虞，街心的人群爆发出大赦般的欢呼声，倒是蒙军士兵因失去一次酣畅淋漓的屠杀机会而显得万分懊丧。

在禁杀令的福佑下，大理这座素有“文献名邦”的名城幸免于难。止杀、招抚、分化政策实施后，对以后蒙军攻伐南宋的战争中逐渐改变一味嗜杀、蓄意破坏的政策有着巨大的冲击力，进而成为顺利征服南宋的重要原因之一。

下午，大理城内街道两旁所有店铺都门窗洞开，营业买卖，街巷中行人穿梭来往，重现蒙军铁蹄压境前的繁荣局面。

隆重地安葬完三位使者，于十二月十七日，忽必烈率众出大理城南龙尾关，经赵赕（今云南大理东南凤仪镇）追杀高祥兄弟，十二月十九日，大将也古和突拔儿在弄栋府（也称统矢府，今云南姚安）擒获高祥兄弟。忽必烈一怒之下，斩杀高祥。

弃城而逃的大理国王段兴智治国无术，却逃跑有方。大理城被蒙军攻破时，他乔装成百姓混出城外，一直向东，逃至陪都善阐城内。兀良合台父子奉忽必烈之命闻迹而至，举兵攻打善阐。深夜，蒙军经过一次猛烈的炮轰，七日后善阐城沦陷，兀良合台潜师入城。在一个山洞中，将逃至昆泽的段兴智俘获，立国三百一十六年之久的大理城全境平定。

1254年春，忽必烈留下兀良合台统兵戍守大理城，继续铲平大理境内未归附的部落，任命刘时中为宣抚使，继续攻略抚治云南。

忽必烈则率师返回，仍经吐蕃境迤逦北上。五月二十九日，满面征尘的忽必烈抵达六盘山避暑消夏。适逢八思巴也由西藏返回，与忽必烈又在此相遇。

此时，由于阔端去世，其子蒙哥都王子逐渐孱弱，八思巴的萨迦派已入不了汉廷的视野。蒙哥几次诏见藏传佛教领袖，唯独萨迦派的八思巴没在应诏之列。八思巴只好弃凉州与忽必烈建立关系，静待时机，以改变萨迦派面临的被动局面。

是年冬季，忽必烈在蒙古汗廷向蒙哥汇报完征服大理战事之后，于1255年八月，回到了金莲川大本营，定身不再移动。

忽必烈在攻伐大理城时所颁布的“止杀”政策，很快见到成效。1255年，兀良合台送段兴智及其父信苴福送往蒙古汗廷，朝见蒙哥。蒙哥即命段兴智返回大理城帮助兀良合台安抚诸部。1256年，段兴智对蒙哥的不杀之恩感激涕零，投桃报李，向其献上了云南地图和帮助蒙军征服境内未降各部的计策，并奏陈治民立赋之策，以示归降蒙古。

蒙哥出于稳定云南局势的考虑，决意采取怀柔政策，减免杀戮，除颁发代表军权的“金符”“虎符”外，还赐予段兴智一个梵语的名号为“摩诃罗嵯”，并命其返回云南，协同蒙古所委派的官员安抚、管理云南各族，并继续征服依阻山谷、坚守城寨而未肯归附的部族，并命令云南新设的“万户”以下的军政官员皆受段兴智节制，这就给大理城国王段兴智帮助蒙军征服未降部落一事，披上了一层收拾旧部的外衣。

此后，段兴智也的确没有“辜负”蒙哥的殷切期望。段兴智亲率本族军数万做兀良合台、阿术的向导，与蒙军并肩作战，风卷残云般相继征服了大理国五城、八府、四郡之地及乌蛮、白蛮等三十七部落，且在“攻降交趾”（越南）中作前锋，帮助蒙军把地盘扩张到今天的东南亚一带。随后，兀良合台在原大理国境内设置十九万户府，置官戍守，为此后元朝建立云南行省奠定了基础。

忽必烈成功远征大理，不仅拓展了蒙古帝国的疆域，为以后征服南安、交趾等地搭建了一块跳板。也使云南“衣被皇朝，同于方夏”，乌思藏和云南实实在在纳入蒙古帝国的疆域，加强了云南“新民”与蒙、汉两族的联系，促进多民族的交流、融合和多民族国家的发展壮大。

对初战告捷的忽必烈而言，成功远征大理，不仅让他在艰苦的征伐中接受血与火的洗礼，也向黄金家族甚至蒙古帝国显示了其出色的军事才赋，在蒙军中树立起威信，为后来争夺汗位攫取了丰厚的政治资本，更重要的是培养起了一统天下的政治才干。

当然，蒙军也在此次南伐中付出了血的代价，《史集》中记载，南征蒙军“十万军队回来的，还不到两万”。除军士损失外，“亡失马，凡四十万匹”，直接在战斗中伤亡的人马数量并不大，真正的硬仗只有大理和阐善两战，前一战打了三天，后一战也只打了七天。多数战马和人员都被瘴热气候、流行疾病及突如其来的冷箭所吞噬。

二十余年后，做了蒙古大汗、元朝皇帝的忽必烈，对劳师万里征服大理之行依然念念不忘，他颇感慨地说：“昔从太祖饮水黑河（即班朱尼河）者，至今泽及其子若孙，其从征大理者，亦联之黑河也，安可不录其劳！”忽必烈深有感触地将跟随他出征大理国的幕府谋士，比作跟随圣主成吉思汗共饮班朱尼水的功臣。

再后来的1304年，云南行省平章政事也速答儿建议忽必烈之孙、元成宗铁穆耳，在忽必烈曾登临俯瞰大理城中激战的点苍山崖上镌刻“世祖皇帝平云南碑”，以歌颂半个世纪前元朝开国皇帝忽必烈讨平云南，一统南滇的圣德神功。