襄阳和樊城隔汉水南北相望。宋人列木植江中，贯以铁索，上造浮桥，互相应援。冬，元军断木沉索，焚毁浮桥，绝两城间的联络，并用回回炮猛击樊城。至元十年正月，樊城破。襄阳守将吕文焕见大势已去，即向元军投降。到这时为止，宋军苦守襄阳首尾达六年。时论对吕文焕出降虽有“须知李陵生，何若张巡死”的批评，但对他兵尽力竭，不得已而出此之举仍寄于同情之心。汪元量在《湖山类稿》的《醉歌》中唱道：“吕将军在守襄阳，襄阳十年铁脊梁。望断援兵无消息，声声骂杀贾平章。”

　　攻克襄樊之后，阿术奉命移军略淮东，游弋扬州城下。直到这时候，忽必烈仍未最后下定一举灭宋的决心。十一年元月，阿术入觐，坚请兴师平江南。诏令相臣会议，史天泽也力主平宋。在几经犹豫以后，忽必烈终于接纳了阿术、刘整等人的建言。他遣使潜入宋境，到信州（治今江西上饶）龙虎山问天命于张天师，当即在此前后。

　　至元十一年三月，元廷调兵数十万，以伯颜、史天泽（寻以疾还）、阿术、吕文焕行省荆湖，由江汉图宋；以合答、刘整、董文炳等行省淮西（八月改为行枢密院），驻扎正阳，“南逼江，断其东西冲’；以淮东地区地元军授大将察罕统一节度，配合攻宋，构成三路进兵态势，而以伯颜一军为主攻。七月，伯颜等将领陛辞，忽必烈叮嘱他要效法曹彬，“不杀”而取江南。九月，伯颜亲自领军，自襄阳沿汉水趋郢（令湖北钟祥），揭开大举灭宋的战幕。

　　时宋军在郢州聚重兵十万，夹汉水而城，铁索横江，阻遏元军水师。伯颜弃城不攻，由藤湖绕过郢州，复舟行汉水，长趋直入，于十二月抵达汉口。宋淮西制置使夏贵以战船万艘列置江中，戍重兵于江北重镇汉阳军、阳逻堡，与江南鄂州互为应援，力图阻拦元军从这里入江东下。伯颜麾军佯攻汉阳，扬言将由汉口入江，同时暗遣别骑倍道袭取沙芜，计成。元军遂从汉水下游开坝导水，接通沦河下游水域，使舟师得以由此进入大江。而后又佯攻阳逻堡，别遣精兵溯流西，屯于青山矶对岸：至夜，抢渡大江，占青山矶，起浮桥引大军绝江而南。夏贵闻元军渡江，大惊，引麾下三百艘遁还庐州（今安徽合肥）。元军克阳逻堡，南宋江汉守军士气瓦解，汉阳、鄂州、德安（治今湖北安陆）相继投降。

　　是年底，伯颜留阿里海牙兵四万于鄂，以规取荆湖，自己与阿术领兵沿江东下。次年三月，阿里海牙于洞庭湖口击溃宋高世杰军；四月，攻取江陵，荆湖北部州县多降。阿里海牙的这一胜利，完全解除了伯颜“上流一动，则鄂非我有”的后顾之忧。忽必烈对攻宋能否成功信心不足，伯颜南征后“使久不至”，竟命杨恭懿入殿卜吉凶；济江下鄂之捷闻，仍未完全消释其疑虑。他夜召姚枢入内，说道：“朕昔济江而家难作，天不终此大惠而归。今伯颜虽济江，无能终此与否，犹未可知！是家三百年天下，大命未在吾家，先在于彼。勿易视之。”直至阿里海牙下江陵，他才放心他说：“东南之势定矣”，乃敢在京师排宴志庆。