忽必烈大规模招徕汉族地主知识分子做幕僚，几年下来在黄河以北逐渐站稳脚跟.
此时又有谗臣奏忽必烈想造反，蒙哥命忽必烈到和林述职，
忽必烈一人一骑到和林见蒙哥，兄弟二人见面之后一句话不说抱头痛哭，蒙哥再不怀疑忽必烈.
此后蒙哥令忽必烈攻襄阳，自己亲率大軍于1258年夏进入四川，颇有与忽必烈争功之意.
蒙軍起初进展顺利，攻下川北大部地区，但在1259年初打到今重庆合川区钓鱼城，宋軍据山建城，使钓鱼城城防極爲坚固，蒙軍攻城受阻，僵持半年多仍无法攻克.
期间有宋軍用投石机将一包大饼和鱼肉投入蒙軍阵营中，暗示钓鱼城粮草充足.
诸将都劝蒙哥汗撤军，蒙哥不听，甚至亲临前线督战.
宋軍趁机用投石机照着蒙哥猛轰，蒙哥最终被流石击中，当场身死.
蒙哥身边四弟阿里不哥严密封锁消息，并很快率大軍撤回漠北，自立为新的蒙古大汗.
忽必烈虽在蒙哥身边安插了亲信，但也是一个多月后才确认蒙哥汗崩逝的消息，他即刻回到北平，在汉族谋士的鼓捣下自称大蒙古国皇帝，随后便开启了与四弟阿里不哥五年的内战，南宋得以稍有喘息.
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