阳逻堡之战后，伯颜采纳阿术的意见，先取鄂汉，使师有所依，计出万全。于是伯颜南攻鄂州，阿术北攻汉阳。水陆分道并趋鄂汉。宋权知汉阳军王仪以城降，鄂州失去屏蔽，形势孤危。鄂州自两月前守将罢职后，暂由权守张晏然和都统程鹏飞负责，被称为“金汤重镇”的鄂州，此时防守异常薄弱。伯颜派吕文焕等至城下谕降，张晏然、程鹏飞等以城及守军降。伯颜入鄂州，定新附品级；解散宋降兵，使之分隶元军诸将；放遣边民戊卒陷于宋者；遣使入奏渡江之捷；遣军取寿昌粮40万斛为军饷；留阿里海牙等以4万兵行省于鄂州，窥取荆湖。然后，伯颜与阿术以大军水陆东下，令阿术先据黄州。
当元军主力包围襄樊之际，淮西行枢密院所在的正阳镇遭到宋将夏贵的攻击，董文炳父子力战坚守，行省参政塔出奋力应援，取得了正阳之战的胜利。两淮战场在保证策应伯颜进取襄樊和顺利渡江的战斗中，发挥了重要作用。此后，它的地位发生了变化，除了继续协同伯颜主力军作战外，还需将战线向长江一线推进，与伯颜沿江而下进取下游诸镇和攻入临安的战役合为一体。
年底，伯颜与阿术领大军水陆东下，时宋方沿江守将，多为吕氏部曲。大军以吕文焕为向导，沿江州郡，多望风降附。
至元十二年（宋恭帝赵疆德佑元年，1275）初，宋知黄州陈奕降。接着，蕲州、江州（今江西九江）先后降，伯颜留部分蒙古军将与当地守将共守降城，继续东下安庆。在伯颜到达之前，两淮将领董文炳、忽刺出、相威、阿塔海等已先期到达。江州降将范文虎遣使至伯颜营，声称阿塔海等已遣使招降，而他却只愿降于伯颜。于是伯颜令阿术领兵至安庆，他本人则率军到湖口。伯颜承制以范文虎为两浙大都督，以其侄范友信知安庆府。合荆襄行省与行院兵为一，前往池州。池州都统制张林降。
在沿江诸州郡相继归降后，元世祖忽必烈遣人诏谕江、黄、鄂、岳、汉阳、安庆等处归降官吏士民军匠僧道人等，令农者就末，商者就途，士庶辎黄。各安己业。如或镇守官吏妄有骚扰，诣行中书省陈告。以安定降民之心，稳定对已占领地区的统治。
年初，元将刘整死，宋贾似道大喜，遂上表出师。二月，至芜湖。他出师后，一面遣使求和，一面布署作战。首先遣使至伯颜营求和，“请还已降州郡，约贡岁币，”伯颜要求贾似道亲至军营议。并称“如彼群臣相率纳土归附，即遣使奏闻。若此不从，备尔坚甲利兵，以决胜负”。使者见议和不成，私自乘船逃走。
贾似道建都府于芜湖，先锋孙虎臣率7万人驻丁家渡，夏贵以战舰两千余艘横亘江中，准备迎击元军。伯颜按阿术和诸将的意见，乘胜迎击宋军，他见宋军势盛，决定计取。扬言积薪刍火烧宋军战船，令宋军日夜严备。待其戒备松懈，则由两岸、江中水陆三面进攻，夏贵军受到冲击，率先逃遁。贾似道仓惶失措，鸣金收兵，宋军大溃。董文炳等追孙虎臣至荻港的朱金沙（今安徽繁昌县西），再败其军。阿术指挥李庭等并舟深入，追杀150里，得战舰、军资器杖无数，宋军杀溺而死者，蔽江而下。夏贵逃回庐州，贾似道、孙虎臣奔扬州。13万大军，一时溃散，南宋有生力量损失惨重。
丁家渡之战时，伯颜以偏师一军入饶州（今江西鄱阳），知饶州唐震不屈而死。元军占领宋江南东路重镇，江东残破。
丁家渡之战，宋军胆落，贾似道传檄诸军海上迎驾，入扬州后，放遣元国信使郝经等。丁家渡之战的胜利，使元军得以控制长江天堑，隔断了南宋都城临安与淮西的联系，阻止淮西宋军人援临安，并为元军攻取长江下游诸重镇创造了条件。元军一路势如破竹，连下芜湖、太平州（今安徽当涂）、采石镇（今安徽马鞍山市南郊）、和州（今安徽和县）、溧阳、镇江。三月初二，入建康（今江苏南京市）。与此同时，留守鄂州的阿里海牙也攻下了寿昌、德安、信阳、岳州（今湖南岳阳）、沙市、江陵、郢州、常德等州郡。忽必烈使廉希宪行省江陵。1275年夏，再下潭州（今湖南长沙）。川蜀战场上也取得了占领嘉定、泸州和东川诸郡的战果。伐宋战争进入了最后冲剌的关键时期。伯颜驻军建康城龙湾（南京市下关江边），将建康作为南进基地，派部将唆都入城安抚军民，立行中书省于建康，在这里休整士马，抚慰新降，筹备粮饷，准备再战，并迅速稳定了那里的局势。
四月，派阿术等进兵扬州。阿术遣人劝降，被宋守将李庭芝杀死。阿术占领真州。“造楼橹战具于瓜州，漕粟于真州。树栅以断其粮道”。将瓜州建成了防守淮东的元军的大本营。伯颜又采纳行院阿塔海的建议，命人在扬州外围筑栅，阻截宋军入援扬州，也隔断了驻淮宋军渡江南援的通路，进一步控制了长江天堑。
正当大军部署就绪，灭宋之功指日可待之际，北方与东西道诸王的战事吃紧，伯颜奉命北上平叛。当他向忽必烈陈述江南战况后，忽必烈改变了先平叛后灭宋的计划，提升伯颜为中书右丞，阿术为左丞，同意伯颜南返，命其“率诸将直趋临安”。
伯颜取道益都，行视沂州等军垒，调淮东都元帅博罗欢、副元帅阿里伯。以所部兵溯淮而进。九月，会师于淮安，亲自指挥了淮安之战，意在夺取该城，控制宋军南援。由于守军顽强抵抗，未下。
当元军控制了长江，临安处境危急之际，宋廷以主战将领张世杰为保康军承宣使，总都督府军。张世杰组织力量，夺取临安外围阵地，小有斩获。淮东制置使李庭芝也出兵攻夺扬子桥，力图打通增援扬州的通道。元军奋战，宋军大溃。宋军的反击虽屡被挫败，但张世杰等并不气馁，1275年七月，张世杰、孙虎臣以舟师万艘驻焦山东，每十船为一舫，联以铁索，以示必死。阿术等登山观察，见“舳舻连接，旌旗蔽天”，认为“可烧而走也”。于是“选强健善射者千人，载以巨舰，分两翼夹射……合势进击，继以火矢烧其蓬樯，烟焰涨天。宋兵既碇舟死战，至是欲走不能，前军争赴水死，后军散走”。经此一战，宋人不复成军。
十一月，伯颜分兵三道，以参政阿剌罕为右军，以步骑自建康出四安，趋独松岭；参政董文炳等为左军，以舟师自江阴循海趋澉浦、华亭；伯颜及右丞阿塔海由中道，节制诸军，水陆并进，约日会于临安。
古代风景画鉴赏伯颜军至常州，宋军坚守顽抗，元军攻占后屠其城，师至元锡，宋遣使求和。元军下襄阳后，曾两次遣使临安谕降，皆为宋军所杀。至此，灭宋方针已定，伯颜不许其降，他说：“尔宋昔得天下于小儿之手，今亦失于小儿之手，盖天道也。不必多言。”常州失守后，平江迎降，伯颜驻无锡、平江，准备进取临安。董文炳的左翼军招降江阴和活动于长江口韵朱清、张璮率领的劫富济贫不受宋廷招安的水军。
十二月中旬，三路军均迫近临安。左路以庞大的船队占领了澉浦海口，截断了宋廷的海上逃路。右路军占领了独松关（今浙江安吉南）和武康（今浙江德清西）、德清和安溪（今杭州西北）等地。
十三年，（宋端宗景炎元年，1276）正月，元三路大军兵临临安城下。宋廷已处于和、守、战均无望的境地，只有投降一路。于是，他们安排陆秀夫、杨镇等护送赵昰、赵昺出逃。太皇太后谢氏与赵疆奉传国玺和降表出降。
为妥善处理宋君臣和城内物资，伯颜下令诸军不许入城，遣人入城安抚军民，严禁杀掠，迅速安定了临安城的社会秩序。同时，清点登记宋朝府库和宫中各类物品，将大批财宝、器物、图籍送往大都。
临安失陷后，南宋残余势力有张世杰、陈宜忠等拥立赵氏二王所建立的逃亡政权；李庭芝、姜才在淮东的势力；马（概）在广西的势力；文天祥在江西的势力和张珏在东川的势力。1276年二月，夏贵以淮西诸郡降。7月，坚守扬州的李庭芝、姜才南下，留朱焕守扬州。庭芝等走后，朱焕以扬州降。元军俘庭芝、姜才于泰州，淮东入元。广西静江守将马坻被俘杀，广西入元。1278年，泸州、重庆为元军占领，合州降，巴蜀战事结束。
1277年，文天祥在江西起兵，大江南北诸城邑多乘势杀元守将响应。湖南抗元势力也乘时而起，在潭州、江西、福建三行省的联合进攻下，失利。江西、湖南战事平。1278年，文天祥入广东，与张世杰、陈宜忠合，十二月，文天祥在广东五岭被俘。
宋二王逃出临安后，先后至婺州、温州，1276年五月，陈宜忠、陆秀夫等立赵昰为端宗。十一月，陈宜忠、张世杰奉端宗逃往海上。1277年再逃至官富场（今香港九龙城南）。后辗转至秀山（今广东东莞市虎门）、香山（今广东中山市）。1278年春，移至砜州。帝昰死，昺立。六月，移往崖山。
十月，元军数路并进，意在一举消灭南宋这一残余势力。至元十六年（宋赵爵祥兴二年，1279）正月，元将张弘范自潮阳港下海，围张世杰军。江西行省参知政事李恒会弘范于崖山。二月六日，决战开始。张弘范在西、南、北三面包围宋军，李恒围其北、西北，自朝至暮，战未决。傍晚起风，宋军队伍大乱。陆秀夫知大事已去，先沉其妻子，然后抱帝昺入海死，灭宋战争结束。
注释
①《元朝名臣事略》卷七《平章廉文正王》。
②《元史·世祖纪》。
③《元史·郭侃传》。
④《元史·刘整传》载，至元四年十一月，入朝，进言“宋主弱臣悖，立国一隅，今天下启混一之机。臣愿效犬马之劳，先攻襄阳，撒其捍蔽。”
⑤《元史·史权传》载，至元六年，召至阙下，问以征南之策。对曰：“襄阳乃江陵之藩蔽，樊城乃襄阳之外郛，我军若先攻樊城，则襄阳不能支梧，不战自降矣。然后驻兵嘉定，耀武淮、泗，事必有济。”
⑥《元史·世祖纪》至元五年载，阿术言：“所领者蒙古军。若遇山，水、寨栅，非汉军不可。宜令史枢率汉军协力征进。”
⑦《元史·阿术传》。
⑧《元史·刘整传》。
⑨参见《宋元战争史》、《元史·史天泽传》。
⑩《元史·世祖纪四》。
《元史·张弘范传》载，九年，攻樊城，流矢中其（弘范）肘，裹疮见主帅（阿术）曰：“襄、樊相为唇齿，故不可破。若截江道，断其援兵，水陆夹攻，樊必破矣。樊破则襄阳何所恃。”
《元史·张禧传》载：十年，行省集诸将问破襄阳之计策，禧言：“襄樊夹汉江而城。敌人横铁锁、置木橛于水中，今断锁毁橛，以绝其援，则樊城必下。樊城下，则襄阳可图矣。”
《元史·阿里海牙传》称：阿里海牙以为襄阳之有樊城，犹齿之有唇也，宜先攻樊城，樊城下，则襄阳可不攻而得。
《元史·阿里海牙传》。
《元史·世祖纪五》。
《元文类》卷四一，刘敏中《平宋录》。
《元史·阿术传》。
《元史·伯颜传》。