公元1234年，南宋乘蒙古军自河南撤兵河北之机，遣军收复原宋西京、东京、南京，但被蒙古军击败。窝阔台便与诸王议定，在西征钦察、斡罗思，东征高丽的同时，集中部分兵力，南下攻宋。由此开始，揭开了对南宋战争的序幕。
蒙元帝国对南宋的战争，是以忽必烈建元为界，此前叫蒙宋战争，此后则称为元宋战争。
这场战争分为3个时期：窝阔台南征、蒙哥南征、忽必烈南征。这是一场耗时近半个世纪的持久战，最后忽必烈攻灭南宋，结束了唐末以来多年的分裂局面，重新统一了全国。
早在窝阔台继承蒙古国汗位后，便联合南宋灭金，成为北方统治者，形成了蒙宋对峙形势。
后蒙古联宋灭金后，南宋仍沿袭御金部署，实施对蒙古防御。在四川战区部署四支御前诸军，在荆湖战区沿边一线分点屯兵，在两淮战区屯兵于诸军事重镇。窝阔台针对南宋防御部署，采取削弱南宋实力、迫其臣服的方略，分遣两路大军，实施连续进攻。
公元1235年，窝阔台命皇子阔端、将领达海绀卜等率西路军攻蜀；命另一个皇子阔出、宗王口温不花等率东路军攻荆襄。
窝阔台的东路军破唐州、枣阳，西掠襄阳、郢州、邓州后北归。时隔不久，他的西路军攻占沔州，前出至大安军，被南宋御前诸军都统制曹友闻击退。
不久，窝阔台再发东路军攻荆襄，占襄阳，破郢州、荆门。后来东路军主帅阔出病死，忒木台率军进逼江陵，被宋军孟珙击退。窝阔台的西路军分兵两路入川，避开仙人关要隘，迂回至阳平关，全歼曹友闻军。西路军攻占成都后，主力退回陕西。
此后，东路军因进攻荆襄受挫，遂将主攻方向转向两淮，先后于安丰军，庐州被宋将杜杲击败。
南宋京西湖北路制置使兼知鄂州孟珙遣军收复襄阳、信阳、光化等城。遂以江陵府为基地，大兴屯田，训练军伍，经理荆襄，策应四川，使荆湖战场出现转机。
窝阔台的西路军统帅阔端，派遣达海绀卜率军入蜀，再占成都，攻掠成都、潼川两路及重庆周围州县。汪世显部越渠江而东，破万州，克夔州，企图出三峡入两湖，至归州大垭寨，遭南宋将领孟珙截击败退。孟珙乘势收复夔州。
公元1241年，蒙古军再度入蜀，再破成都。就在这时，窝阔台患病去世，蒙古军留部分兵力屯驻要地，主力北归，对宋战争暂告一段落。
