1273年四月，攻克襄、樊两城后，由于中亚情势日渐紧迫，忽必烈欲终止用兵南宋。当时，南宋已日益衰朽，兵疲财溃，势在必亡。朝中大臣阿术、吕文焕等一致认为这是一鼓作气吞并南宋的绝佳机会，皆请求传檄讨伐南宋。

襄、樊前线主将阿里海牙利用朝觐机会，也向忽必烈陈述及时伐宋的好处：“襄阳自昔用武之地也，今天助顺而克之，宜乘胜顺流长驱，宋必可平。”平章阿术也赞同阿里海牙的观点：“臣久在行间，备见宋兵弱于昔，削平之期，正在今日。”

忽必烈一时难以定夺。遂将此事交付中书省相臣议论，中书省也没拿出一个统一的结果。犹豫不决的忽必烈便征求丞相史天泽的建议，史天泽说：“朝廷若遣重臣，如丞相安童、同知枢密院事伯颜者一人，都督诸军，则四海混同，可立待也。”

史天泽虽年逾七十，其麾下的汉军，仍是忽必烈较为倚重的一支军力，石天泽本人也受到忽必烈的重用，先后担任中书右丞相、枢密副使、中书左丞相等要职。忽必烈本来考虑到石天泽年老体衰，不宜冲锋陷阵，已经允许他辞去所担任的要职，但对南宋战场非同小可，别人去忽必烈不放心，所以还是把老将石天泽派到襄樊战场上督阵。石天泽不顾年老体衰，在前线忙碌奔波，回来后给忽必烈提了一番建议，忽必烈岂有不重视之理。

忽必烈听罢，遂采纳了史天泽的建议，果断说道：“大将伯颜可胜其重任。”

举兵伐宋是忽必烈历时一年反复推敲的关键性战役，不想给任何错误留下可乘之机。

南宋长江防线未破时，江南一带盛传民谣曰：“江南若破，百雁来过。”

刘因《白雁行》诗中曰：

北风初起易水寒，北风再起吹江干。

北风三起白雁来，寒气直薄朱崖山。

乾坤噫气三百年，一风扫地无留残。

万里江湖想潇洒，伫看春水雁来还。

被南宋军民喻为“百眼”的伯颜为蒙古八邻部人，世代为八邻左手千户长。曾祖父述律哥图曾在成吉思汗手下当差，任八邻部左千户职位。祖父阿剌因为平定忽禅有功，又扩充了忽禅的地盘。父亲晓古台继任了其祖父的职位，并跟随宗王旭烈兀夺取西域。伯颜就是出生在西征的途中。长大后，他相貌堂堂，智勇双全，以深略善断著称，信奉也里可温教（基督教）。一次奉使入朝，深受忽必烈赏识，留作侍臣，与谋国事。朝中大小诸事，有难办的，伯颜往往三言两语就能搞定。在参与谋划国事时，伯颜常常比诸臣技高一筹，提出问题的论断，高屋建瓴，令众人信服，越发受到忽必烈的器重，逐渐提拔为中书左丞相，后迁中书右丞。便敕令中书右丞相安童的妹妹许配给他为妻，并说：“做伯颜的老婆，不令你的姓氏失色。”

1274年正月，忽必烈决定任命出身八邻族年轻的左丞相伯颜为统帅，总领攻伐南宋军事，大将阿术副之，南宋降将吕文焕担任向导和招降沿江州郡守将。他还诏令中书省征调十万人马，总兵分三路直指南宋都城临安。

伯颜临行前，忽必烈嘱咐道：“这次兵伐南宋，宋将如有不战而降的，朕授予卿自行封赏的权力，不必每事都禀报朝廷，免得贻误战机。如果二十万兵马不够，可再向朝廷请援。灭宋后，卿记着先把郝经搭救出来。关押了那么多年，他吃尽了苦头。”

伯颜领命刚要告退，忽必烈又把他叫住，说：“曹彬不嗜杀人，一举而定江南。汝其今体朕心，古效彬事，毋使吾赤子横罹锋刃。”

“臣遵旨。”

忽必烈“不嗜杀人”的思想，贯穿于整个伐宋的始终。伐宋本身不是目的，让南宋诸将士归附才是最终的目标。在赢得胜利的前提下，把平民的痛苦尽量降到最低程度。于是，忽必烈郑重其事地告诫伯颜：“毋使吾赤子横罹锋刃。”

荆湖等路行枢密院，更名为荆湖等路行中书省，由伯颜和石天泽同任左丞相，阿术任平章政事，阿里海牙任右丞相，吕文焕任参知政事，统领元军二十万，作为南征军主力，直下鄂州方向，横渡长江，然后顺江东进，攻取南宋都城临安。

淮西等路行枢密院，更名为淮西等路行中书省，由合答任左丞相，刘整任右丞相，塔出和董文柄任参知政事，统领元军八万，作为偏师，直击安庆、扬州方向，以牵制两淮地区宋军出击，配合元军主力攻取临安。

同年六月十五日，忽必烈发布元帝国动员令，晓谕元朝将士：

自太祖皇帝以来，宋与使介交通，殆非一次。彼此曲直之事，亦所共知，不必历举。逮我宪宗之世，朕奉命南伐，师次鄂渚，贾似道复遣宋京诣我近臣博部欢、前河南路经略使赵璧请罢兵息民，愿奉岁币于我。朕以国之大事，必须入计，用报而还。即位之始，追忆是言，乃命翰林侍讲学士郝经等奉书往聘，盖为生灵计也。古者兵交，使在其间，惟和与战，宜俟报音，其何与于使哉？而乃执之，卒不复命。至如留此一介行李，于此何损，在彼何益？以致师出连年，边境之间，死伤相藉，系累相属，皆彼宋自祸其民也。襄阳被围五年，屡拒王师，义当不贷。朕先有成命，果能出降，许以不死，既降之后，朕不食言，悉全其命，冀宋悔过，或启令图。而乃执迷，罔有悛心，所以问罪之师，有不能已者。

今遣尔等水陆并进，布告遐迩，使成知之。夫以天下为事，爰及干戈，自古有之。无事之民，初无与焉。若彼界军民官吏人等，去逆效顺，与众来附，或别立奇功者，验等第官资迁擢。其所附军民，宜严敕将士毋得妄行杀掠，杀母妻孥毋致分散，仍加振给，令得存济。其或固拒不从，及迎敌者，俘戮何疑！甲子，忙古带、八都、百家奴分率武卫军南征。丙寅，合剌合孙为中书左丞，崔斌参知政事，仍行河南道宣慰司。

这是一篇灭宋的全军总动员令，短短二百余字，便把行师理由和对敌政策都讲清楚了。站在元朝的立场上来看，说得有理有据。从发布这篇诏书起，仅用一年零八个月，就彻底灭掉了南宋。与此同时，元朝诸将士也被忽必烈这满纸的正义言辞，激励得心潮澎湃，热血沸腾，完全达到忽必烈预期的效果。

这必将是一场规模极为宏大的军事征伐行动，旧时代蒙军铁骑战无不胜的历史已然过去，现在，骑兵仅是三军（陆、骑、水）中的一翼。

1274年九月十三日，伯颜统率元汉联军主力部队二十万，在吕文焕的引导下，自襄阳分三路南下，水陆合进沿汉水而下，进驻汉口，进至郢州（今湖北武汉市武昌）。

南伐前，石天泽赶到上都，求见忽必烈，奏道：“启奏圣上，南征军已南下，陛下传命分建荆湖、淮西两个行省，地位势均，发号施令时必将相互掣肘，影响整个伐宋局势。”

忽必烈闻言一惊，只想着全军分东西两路南下，各设指挥机构，没有细想两军会合后由谁统一指挥的问题，不假思索地说：“偏师当然要服从主师指挥，把淮西等路行中书省，降为淮西等路行枢密院。”

忽必烈把此事交给身边当值的怯薛长玉昔帖木儿，让中书省和枢密院发个诏令，命合答官职以下官员，一律听从行省官伯颜、石天泽的调度。

史天泽率军南下伐宋途中，至郢州（治今湖北钟祥）病重而还，弥留之际仍奏请忽必烈：“臣死不足惜。但愿天兵渡江，慎勿杀掠。圣上应以天下一家为怀，思大有为于天下。”。翌年（1275）病逝于真定（今河北正定县），享年七十四岁，基本上未参与伐宋战争。赠太尉，谥号忠武，后加赠太师，封镇阳王，立庙。

郢州新旧两城夹汉水位于东、西两畔，依山而筑，以石建城，矢石皆不能近，无法强攻。宋都统制张世杰率领沿江九郡精锐屯兵于此，以水军控扼江面，横铁绠，锁战舰，密植木桩于水中，阻断往来的舟楫；步军列阵于两岸，配以炮弩，使元军难以接近江岸。

为减少损失，早日入江，伯颜果断令军舍郢经黄家湾、藤湖（今湖北钟祥东、东南）迂回而进。

伯颜一边耀兵郢州，围而不攻；一边暗遣总管李庭、刘国杰攻拔郢州南汉水下游的黄家湾堡，继而遣兵修治平江堰，破竹为席铺地，拖船入湖，迂回入汉。随后，元军集中强兵攻破沙洋、新城（今湖北钟祥南），又谕降蔡店（今武汉汉阳西），接着欲渡江攻取鄂州（今武汉武昌）。

鄂州地处汉水入江口，为长江咽喉，南北要冲，是南宋的江防重镇。

宋廷为阻止元军浮汉入江，命淮西安抚制置使夏贵率战船万艘，控扼汉水入江口，权知汉阳军王仪守汉阳，权知鄂州张晏然守鄂州，都统王达守阳逻堡，荆湖宣抚使朱祀孙以游击军扼大江中流。“伯颜大会亲将议渡江”。军将马福献计，“回舟沦河口，穿湖中，从阳逻堡西沙芜口入大江”。但沙芜口已有宋军精兵驻防。

对此严峻形势，伯颜采取声东击西之策，尔后，“遣阿剌罕率骑兵倍道兼行，击破沙芜堡”，控制江口，对阳逻堡实行警戒。与此同时，派发大军自江开坝，引船入沦河，“径趋沙芜，遂入大江”。元军以战舰数千艘泊于沦河口，数十万步骑屯驻江北。“旌旗弥望”，“宋人夺气”。继而避实击虚，强渡长江成功。

这场争夺战中，致使南宋数十万兵马死伤殆尽。尤为重要的是，江防的突破意味着南宋失去了一道天然屏障，沿江州郡为之震动，其后数十座城池不战而落入元军之手，完成了灭宋战争的重大转折。

是年，元廷改授吕文焕为荆湖行中书省参知政事，他向忽必烈建言：“江汉末下之州，请令吕文焕率其麾下临城谕之，令彼知我宽仁，善遇降将，亦策之善者也。”吕文焕摇身变成替元朝招降宋将的工具。

鄂州、汉阳两城降元后，伯颜命阿里海牙率兵四万留守鄂州，经略荆湖，剿杀残敌，巩固后方，而自率元军主力顺流东下，直取临安。主要得益于襄阳城前守将吕文焕的疏通，曾作为下游驻防部队的首领，吕文焕的离间和劝降令许多守将不战而降。

南宋诸城守将开城投降的浪潮势不可当，在江南境内发生了巨大的骨牌连锁效应。元军兵锋所指之处，各城市及守城将士皆开门迎降，悉数被伐宋的伯颜军所收编，使元宋联军的阵容更为强大，渡过长江天险，临安隐约可望。

从占领鄂州截至1275年二月，伯颜率领元军沿途一帆风顺，从未遇到任何剧烈抵抗，兵不血刃地进占长江下游的池州。沿江所过州郡黄州、涟州、蕲州、江州、南康、安庆等相继迎降。与此同时，忽必烈同意枢密院的建议，下诏招降嘉定、重庆、江陵、郢州等拥兵自重的诸州县。