1258年4月，蒙哥发动了对南宋的全面进攻。
蒙古军主力的进攻重点是四川。为配合主力军行动，他命令兀良合台从广西进入宋境，攻打潭州、鄂州，进攻宋荆湖防线；塔察儿继续攻打襄阳、樊城，进攻宋襄樊两淮防线。他和兀良合台、塔察儿约定，三路大军在新年到来的时候，一起到临安摆酒庆贺过大年。
出征前，他特地用他的马群产的马奶祭拜长生天，又到成吉思汗陵举行了祭奠仪式。仪式结束后，他像往常一样，把文武百官都撵出去，一个人跪在成吉思汗的灵位前，和他说心里话。
圣主爷爷，从明天开始，孙儿就将率领大军出征南家思，把南方这一块美丽的土地划进咱蒙古的版图。在帝国向南扩展的这条线上，圣主爷爷、阿瓦以及孙儿，咱祖孙三代就像在举行接力赛马，圣主爷爷您统一了蒙古，获得唐兀惕，阿瓦获得金国，孙儿必须把这一棒接过来，必须要有收获。而取回南家思，正是爷爷您交给孙儿的重要任务啊，孙儿也得漂漂亮亮地完成它！
“圣主爷爷，孙儿知道，您在世的时候，就把这个任务交给孙儿了。您已经等待了很久，孙儿不会再让您等下去了。孙儿向您保证，一定不辜负您的期望，请您一定要保佑孙儿旗开得胜，马到成功！”
他把朝政交给阿里不哥和玉龙答失，让也速儿随行。
蒙哥率4万大军自哈拉和林出发，渡过黄河，来到六盘山。在这里，他稍事休整，便兵分三路南下：左路由他的异母兄弟末哥率领，从洋州沿米仓道越巴山入川；右路由万户孛里叉率领，由渔关入沔州；蒙哥自率中路军通过大散关沿嘉陵江南下，至利州，和汪德臣川北蒙古军会合。同时，蒙哥还命令阿答赤和纽璘率领驻扎在成都的蒙古军，策应南下的蒙古主力军的行动。
蒙哥这次行动的目的，是要一举把整个四川扫平，所以，他除了在军事上进行了充分的部署外，在思想上也做了高度的统一。他要求军队在行动上要有严格的纪律，不准随意抢劫财物，不准破坏沿途庄稼房屋，要把当地老百姓当成自己的子民来对待，让老百姓亲近蒙古军。攻下宋城后，不能随意屠城，对宋降将要给予优待，继续封官任用。
蒙哥战略的重点，是要把余玠留在四川的“川中八柱”全部推倒，把这八颗钉子一颗一颗拔起来。当然其中有一些已经被蒙古军拿下，比如云顶山城，就被成都的蒙古军和阿答赤、纽璘一起收入囊中；有一些被蒙古军数次拿下，又数次落入宋军手里，比如苦竹隘；有一些蒙古军曾围攻多次，却拿它毫无办法，比如运山城、钓鱼城等。
鉴于蒙古骑兵长于野战，不善攻打山城的特点，蒙哥要求蒙古军要努力把山城中的守军调出来，在野外展开厮杀，要用宋军分化宋军，力争不攻自破。
接到蒙哥命令后，阿答赤率先带领纽璘、汉军将领刘黑马以及云顶山城的宋降将姚世安，水陆并进，向叙州进攻。叙州守将是曾被兀良合台打败过的张实。那一次，兀良合台由于长途跋涉，军队疲惫不堪，虽然打败了张实，却并没有拿下叙州。这一次，阿答赤了解到姚世安的部将张威和张实是旧好，便让张威去诱捕张实。张威派一个人悄悄给张实带去一封信，说自己是被逼投降的，这一次想重新反正，希望见张实一面。张实果然相信，约定在一个隐蔽的地方见面，商谈里应外合打败蒙古军之计。谁知张实一到，张威便指挥埋伏在四周的蒙古兵把他抓获，并一举攻破叙州城。张实就这么糊里糊涂地成了俘虏。虽然愤恨不已，但身不由己，只得投降。
蒙哥接到捷报后大喜，出大散关，在利州与汪德臣会合后，立刻向他要拔除的第一颗钉子——苦竹隘挺进。
不过，蒙哥还有一点儿担心荆湖战场及襄樊战场。襄樊战场已有塔察儿在那里，塔察儿虽然不济，但让他拖住襄樊宋军还是办得到的。荆湖战场，他让兀良合台从广西进入，攻潭州、鄂州，这一条路，兀良合台能不能走顺，他不得而知。所以，他必须防备荆湖的宋军顺江北上进入四川，给自己扫清四川的行动增添阻碍。在得到阿答赤的喜报后，他让阿答赤把军队分成两部分，一部分由阿答赤率领，配合自己进攻苦竹隘，一部分由纽璘率领，顺江而下，绕过重庆，到达涪州附近的长江上造浮桥，派兵驻扎在浮桥两边，阻挡东来的宋军。
在苦竹隘，蒙哥采用攻打叙州的策略，派张实进苦竹隘劝降。
张实表面上满口答应，实则心里的那口气还没有消。他是被小人诱骗投降的，这一次他也要用小人的计策对付蒙古军。他一进苦竹隘，就立刻反正，和苦竹隘的守军杨立一起坚守，共同对付蒙古军。
张实的反正让蒙哥大为生气，这是他改变作战策略以来第一次对敌军采用怀柔政策，没想到竟遭到张实的这般羞辱！他气恨不已，决定武力攻打苦竹隘。
苦竹隘兀立在一个高峰之上，西、北、东三面都是悬崖峭壁，深达千尺，别说人，就是猿猴也别想攀上去。仅南边有一条窄窄的路，一个人侧着身子勉强可以上去，而南边又有当年余玠修建的牢固的防御工事，要想攻破，简直比登天还难。
蒙哥率领大军在南边门前连攻数天，死伤无数，愣是无法前进一步。
蒙哥忧虑不已，这是自己入川以来打的第一仗，也是自己想要拔掉的川中第一颗钉子，如果一直拿不下来，会多么丢脸。本想把杨立、张实从山城里引诱下来野战，无奈张实再不上当。没有办法，唯有加力猛攻。
这时候，有个人向蒙哥献上一条妙计。这个人叫史枢，他是史天泽的侄儿，也是一名汉军将领。他说他发现北边的悬崖上有一些藤蔓，如果选几个攀岩高手，顺着藤蔓爬上去，就可以偷偷溜上山顶。
蒙哥很高兴，晚上的时候，他亲自擂响战鼓，组织大军在南边城门前一通猛攻，造成要强攻城门的态势，史枢则率领几十个身手矫健的精兵，在不知不觉中，费尽千辛万苦攀上山顶。
正在城门前与蒙古军大战的宋将领赵仲武一听蒙古军的喊杀声从背后传来，以为山顶已全被占领，也不辨虚实，立刻开城投降。蒙古军蜂拥而上，苦竹隘沦陷，张实和杨立被俘虏。
按照蒙哥的脾气，他是要屠城的。尤其是张实降而复反，已经激起了他心中的怒火，但是，为了整个图谋南宋的大计，他硬生生压住了心中的火气，除对以杨立为首的40个最卖力抵抗的宋兵予以斩首，对反复无常的张实五马分尸外，其余的都放了。
这样的怀柔策略，对以后在四川的攻击，产生了深远的影响。
拿下苦竹隘后，蒙哥顺势进攻长宁山城。这也是当初余玠修建的，进可顺山势而下，退可屯兵于长宁山上的鹅顶堡。长宁山城守军王佐、徐昕率兵抵抗，很快被蒙哥打败，便退守鹅顶堡，想依靠鹅顶堡有利的地形殊死抵抗。蒙哥率军来到鹅顶堡前，在望喜门外猛攻两天两夜也没有拿下，反而是自己损伤惨重。不过，虽然王佐不屈不挠，拼死抵抗，可长宁山城的知县王仲却吓坏了，为了保住自己的小命，他对众人说：“这一次蒙古合罕南征，不像往常，只要不抵抗，就不会遭受屠城。我身为知县，无法抵抗蒙古人的攻击，要保护全城百姓的生命安全，我们还是投降吧！”第三天黄昏，他率众出城投降，只留下王佐、徐昕等人孤军苦守鹅顶堡。
当晚，蒙哥攻破鹅顶堡，王佐在与蒙古军的拼杀中身负重伤，为了不当俘虏毅然自杀殉国。徐昕、王佐的妻子和儿子等46人被蒙古军俘获。
蒙哥劝徐昕投降，徐昕大骂蒙哥，被割舌处死。蒙哥又让王仲劝说王佐妻子张氏投降。张氏紧紧搂住儿子，大义凛然地说：“我丈夫为朝廷尽忠，为国家捐躯，我为他感到骄傲。现在他已经堂堂正正不屈而死，我怎能独自苟活？倒是那些出卖国家的汉贼，猪狗一样地活着，我不知道他还有什么脸面站起来说话？”
王仲羞愧地埋下头，不敢再说。结果这46个人，无一投降，全部英勇就义。
拿下长宁山城后，蒙古顺嘉陵江东下，进攻“川中八柱”的第二柱——大获城。大获的守将是杨大渊，蒙哥命刚投降过来的王仲到山城里招降。王仲本不想去，但合罕命令，他又不敢不从。
王仲到大获城后，大获守将杨大渊一见他，气就不打一处出，把他臭骂了一通：“王仲，你还有脸来？你身为宋臣，受皇上厚恩，你不思感恩报国，竟然充当汉贼，把长宁山城出卖给鞑子以保你小命！由于你的变节，让英勇的王佐、徐昕将军被鞑子害死！你今天又来劝我投降，你难道又想来害我吗？”
杨大渊越说越激动，竟挥刀把王仲砍为两段。身边的将领也都大声叫好。杨大渊受此鼓舞，统兵严密防守，以防蒙古军来犯。
王仲被杀死后，蒙哥感到这个杨大渊又是一个劲敌，不可小视，立刻命令汪德臣率兵攻打。
汪德臣立刻组织军队猛攻。很快，他的部将张立就攻陷大获城外堡，缴获战船百余艘，而汪德臣也攻破大获城的水门。
杨大渊没想到蒙古人这么能打仗，原本固若金汤的水门就这么被攻破了。看到蜂拥而入的蒙古人，他的豪气全没了，也忘了他骂王仲的那些话，为活命，收拾起金银细软，带着家小和几个亲兵，悄悄打开一道城门逃跑了。
跑了一段路后杨大渊才想到，自己这是要到哪里去呢？皇上会饶过他吗？别说皇上不饶他，恐怕任何一个宋人见到他这贪生怕死弃城而逃的懦夫都会置他于死地。蒙古人又能饶过他吗？偌大的天下，竟然没有他一分立足之地。罢了罢了，还是回去，投降蒙古人，或许还有一条生路。
蒙哥攻进城后，听说杨大渊逃跑了，大怒，就想屠城，以示惩戒。没想到杨大渊居然又转回来，向他投降了。蒙哥一时满心欢喜，他正需要这样的人，他需要树立这么一个榜样，让以后的宋将都效仿。于是，他不但赦免了全城士兵和百姓，还封杨大渊为都元帅，让他继续统领原有部队。杨大渊呢，经过这一阵折腾后，也就死心塌地地当汉奸。后来，忽必烈征宋的时候，他还再次得到重用，被加升为东川都元帅。
12月，蒙哥率大军进攻运山城。
这里是汪德臣的伤心地，他的兄弟曾在这里丧命于宋军的飞石之下，所以，一到这里，他就咬牙切齿地向蒙哥请战，要立刻发动进攻。
蒙哥向他摆摆手，止住了他。运山城和苦竹隘一样，也建在悬崖峭壁之上，如果一味进攻，不讲策略，可能造成很大的伤亡。
