之争，此后双方展开了旷日持久的拉锯战。从1235～1250年，蒙古军分路进攻南宋，先后占领了襄阳、樊城、郢州（今湖北钟祥）、成都等战略要地，但先后又被宋军收复。蒙哥继位之后，命令皇弟忽必烈镇戍漠南汉地，并负责征服南宋。忽必烈采纳了姚枢的建议，在漠南汉地先后奏置了河南经略司、陕西宣抚司，革除弊政，广泛屯田，以为经久之计。在积极备战的同时，忽必烈又分析了蒙宋双方的战略布署，认为南宋有长江为屏障，襄、樊等城市易守难攻，蒙军极难得手。于是，向蒙哥提出了先取大理以包抄南宋的战略计划。1252年六月，蒙哥命忽必烈率军远征大理。大理国的统治区域包括今云南全省、贵州、广西西部和四川南部以及缅甸、泰国、老挝的一些地方。忽必烈在对大理的军事行动时，煞费苦心，一改自古在西线用兵必经四川中部和南部的汉源一线的惯例，率军绕过这条古道，由甘肃临洮出发，经今甘、川、藏边界人烟稀少的高山峡谷之地，绕道两千余里抵达金沙江畔，长驱直入大理国都。忽必烈对大理军事行动的顺利完成，就形成了对南宋王朝的合围之势。同年12月，忽必烈留大将兀良合台戍守大理，自己班师北返。

    对南宋的战略包围既已完成，蒙哥毅然决定发动全面进攻，企图一举荡平南宋王朝。1257年春，诏令诸王、诸将出师征宋，在正面战场上布置了左、右两翼大军。蒙哥对忽必烈已有戒心，故解除了他的兵权。九月，蒙哥命幼弟阿里不哥留守漠北和林，亲统大军南下入蜀。同时，又命令已由大理进入交趾的兀良合台引兵北上，与正面的蒙古左、右翼两军形成对南宋的南北夹攻之势。蒙哥此次军事行动的计划是在攻下四川后，顺江东下，三路大军会师鄂州（今湖北武昌），然后南下直捣南宋国都临安（今浙江杭州）。

    1257年秋天，蒙哥率40000右翼军突入四川，塔察儿亦率左翼军包围了樊城。塔察儿只热衷于掳掠财物，恣情享乐，军纪十分涣散，在此后的一年多战争中，竟一城未取，寸功未立。蒙哥不得不再请忽必烈重统左翼军马。而蒙哥亲率的右翼军于次年四月兵驻六盘山，七月入大散关，至汉中，开庆元年（1259）初进逼四川重镇合州。二月，蒙哥亲统大军围攻钓鱼山，并切断了南宋援助部队与合州的一切联系。宋守将王坚毫不畏惧，率领合州军民依靠钓鱼山险要地形奋勇拒守，致使蒙军连攻5个月不克。六月初，蒙哥看到合州久攻不下，暴躁不安，亲临钓鱼山前沿阵地督战，结果为炮石所伤。七月，蒙哥死于攻宋前线的大军之中。

    蒙哥汗在位共9年，终年53岁。死后同其祖父、伯父一样被埋葬在起辇谷中。追谥为“桓肃皇帝”，庙号“宪宗”。