忽必烈所率领的中路军，抵达的第一站就是满陀城（今四川泸定市），红军长征的时候，就在这里打了一场着名的战役——“飞夺泸定桥”。
但红军先烈们好歹还有个桥能夺，忽必烈面前则是连桥都没有。
眼见着水猛浪疾的大渡河从面前汹涌而过，忽必烈没有绝望，他下令探马沿着上下游开始寻找渡河的路。
但即便是最容易渡河的地方，水势依然很凶猛，不可能让大军所携带的众多辎重过河，于是忽必烈下令轻装上阵，除必要的粮草外将所有辎重尽皆抛弃，在下游水势较缓处渡过了大渡河。
在渡过大渡河后，忽必烈沿着河谷一路南行，穿越了长达两千里的无人区，一路上翻越了无数的悬崖峭壁，很多时候甚至都无法骑马，只能“舍骑步行”，随行的刘秉忠作诗道：“鞍马生平四远游，又经绝城入蛮陬。荒寒风土人皆怆，险恶关山鸟亦愁”。
好不容易穿越出了河谷之后，又被金沙江拦住了去路，忽必烈正愁时，么西族（今纳西族）首领率众归降，并献计用革囊渡江；于是蒙古大军便将牛皮或羊皮的四肢及肛门等有缺口的地方扎紧，而后在里面充气，当作皮筏横渡了金沙江，并攻破了沿途的许多城寨，最终抵达丽江，史称“元跨革囊”。
十二月，忽必烈率领的中路军率先抵达大理城下，随后遣使入城，命令大理国君自缚双手出城投降。
但段氏说了根本不算，丞相高祥才是真正的掌权者，他自恃大理城背靠点苍山，侧旁倚洱海，同时城池坚固，易守难攻，不仅不答应投降，反而将忽必烈派出的三名使者全部杀掉。
高祥肯定是没吃过信息不畅的亏，因为如果他了解过蒙古军对敢于杀使之人是怎么处理的，他肯定不能砍了这几个人。
或许是想要校验一下蒙古铁骑的战斗力，高祥带着自己的弟弟高和挟持着大理国君段兴智率军出城，与蒙古大军野战。
结果可想而知，大理军一触即溃，横尸数十里，高祥兄弟与段兴智狼狈逃回城内。
公元1254年初，兀良合台所率领的西路军攻破龙首关，与忽必烈会合，对大理城完成合围。
高祥闻讯大惊，率其弟高和与本部精兵弃城而走；而段兴智也趁机脱离了他的控制，率亲随逃往善阐城（又名押赤城，大理国陪都，今云南省昆明市一带）。
他们这一走，大理城内顿时陷入混乱之中，忽必烈趁机攻城，非常容易地便攻了进去。
在入城之前，忽必烈本想屠城，但刘秉忠却进言道：“赞以天地之好生，王者之神武不杀”。
姚枢也讲了当初宋朝大将曹彬攻占南唐后不杀一人，市场贸易如常的故事，希望以此来制止屠城的行为。
忽必烈没有说话，却在第二天出发时，在马背上对姚枢喊道：“汝昨言曹彬不杀者，吾能为之！吾能为之！”
而后下令士兵入城后不得骚扰百姓，同时派姚枢亲自带一支队伍去搜集全城的书籍，还将丝帛撕开，在上面写上了止杀令，并张贴在各个街口，起到安定人心的作用。
在这一番动作下，大理城很快便恢复了平静，剩余的守军和城中的百姓都没有殊死抵抗，直接便投降了蒙古。
眼见着大理城安定下来，忽必烈便兵分多路，四面出击，攻打大理国各处城池，同时命大将也古率军南下追击高祥兄弟，一直追到姚州（今云南姚安县）才擒获二人，忽必烈本欲招降他们，但二人宁死不降，于是忽必烈将他们推出斩首；临刑前，高祥仰天长叹：“段运不回，天使其然，为臣殒首，盖其分也。”
忽必烈闻言认为他是个忠臣，允诺让高氏后人世代为官；后来高氏子弟一直在云南境内担任土司，一直延续到清朝。
真是滑稽，擅权摄政的佞臣仅凭临死前的一句话就能被评定为忠臣，荫封子孙几百年；而真正的受害者段氏一族却依然要面临着蒙古人的威胁。
公元1255年春，除善阐以外的大理国诸城尽皆归降蒙古，忽必烈也没了继续打下去的兴致，于是便将兀良合台留在这里继续作战，他率大军北返草原。
在忽必烈走后，兀良合台继续率军进攻大理国余部，先破哈剌章水城，而后进至罗部府，在这里，滇东36部落的大酋长高昇聚集蛮兵迎战，兀良合台佯装不敌，将他们引至洟可浪山脚下，而后率军回击，蛮兵哪见识过这个场面，顿时大败亏输，四散逃命。
兀良合台也不去追击这些蛮兵，反而加快了速度，一直攻到了善阐城，这里三面被滇池环绕，一面与陆地连接，加上城池坚固，段兴智便决定在此与蒙古大军决一死战。
兀良合台也根本没惯着他，大军抵达的第一天便直接下令攻城，经过了七天的猛攻终于破城而入，段兴智见状不妙，匆忙逃出城去，兀良合台亲自率军追杀，最终在昆泽（昆明城外的一个山谷）将他生擒，而后用囚车将其押送至和林。
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