忽必烈最后只得妥协，在八思巴的帮助下绕道***进入了大理境内，然后按照蒙古大军作战的一贯传统原则，先派人去劝降，但南帝段皇爷这次比较爷们，一口拒绝了他的提议。也许段兴智对蒙古人不太了解吧，结果为自己惹来了大祸。
忽必烈从1253年9月正式对大理发动进攻，当年的12月15日，仅用了三个月的时间，就占领了大理全境，生擒段兴智，1254年春天开始进攻四川，蒙哥另外派两路大军，在北方地区发动攻击，到了1256年，三路大军势如破竹在重庆会师。不过由于蒙军无法在金沙江一代站稳脚跟，对于比较大的城市难以征服，估计无法全面占领，一番抢掠之后，再次退回原地。
就在忽必烈完成对大理和安南国的统一战争的同时，蒙哥的另一个弟弟旭烈兀，也于1252年7月，率领大军开始了第三次西征。
引发蒙军进行第三次西征的是波斯帝国和阿巴斯哈里发王朝，蒙哥即位的时候，蒙军早已经征服了花剌子模和札兰丁的残余势力，并且长期占领波斯的一部分领土，就像对南宋一样，波斯国家很大，经过二十年的时间，居然不能完全占领，蒙哥和蒙古王公担心波斯人某天来个绝地反攻，让他们的努力付之东流，所以决定再发起一次西征。
蒙哥给旭烈兀的指示是：“从阿姆河两岸到埃及所有的国土都应该遵守大蒙古汗国的法令，有敢反抗的就格杀勿论，顺从的就让他们享福。”
本次西征采取的方法是，从所有蒙古王公的军队中，选出十分之二但是仍然让他们自己统帅，跟随旭烈兀西征，还有以前在西域的驻军，也要接受旭烈兀的调遣，所以蒙古中央军几乎没有什么付出，而旭烈兀却拥有了一支十万人的队伍。
1252年旭烈兀向蒙哥辞行，两年之后，到达突厥斯坦，1255年9月抵达原花剌子模都城撒马尔干城，经过几个月的休整，次年一月份渡过阿姆河，进入位于美索不达米亚地区的木剌夷国。
蒙古人现在最咬牙切齿痛恨的恐怕就是木剌夷国了，按理来说像蒙古人这样跺跺脚就让欧洲颤抖，动动手就征服中亚的强大邻居，有些人躲着都唯恐不及，可是木剌夷国的人偏偏就不信邪，他们好像当年的花剌子模国王摩诃末一样，居然主动出手挑衅蒙古人，到处截杀他们的商队，这就等于是打了蒙古人的脸，让他们丢了大面子。
可是他们的国防实力偏偏还不怎么样，旭烈兀还没出手，仅仅是他的先锋怯的不花就先一步消灭其五万多军队，等到旭烈兀的大部队攻打到了首都，他们的国王鲁克赖丁又迫不及待的出来投降，不过他并不是真心投降，以为蒙古大军在会像以前一样，抢完了拿完了，然后立即打包走人。可是这一次他想错了，旭烈兀在出发之前，已经给军队灌输了这样的思想：“此次西征，就是要再建立一个强大的汗国。”
