大理国是白族祖先段思平于937年(后晋天福二年)建立的政权，辖今云南全境、四川西南部及贵州、越南、缅甸各一部。其国至宋代国势衰微，段兴智大权旁落，由丞相高泰祥代摄国政，内部矛盾日益激化，终于分裂。

本来蒙古人按照原定是计划肯定是先灭宋朝再灭大理，然而人算不如天算，在世界各地叱咤风云的蒙古骑兵大军却在长江中上游的钓鱼台和襄阳等地遇到了有史以来最大的挫折。尤其是钓鱼台之战不仅打了40年才攻下，而且还折损了蒙古大汗蒙哥，更是直接改变了世界历史发展的进程。

蒙哥大汗在位的时候，他的战略是先南宋后再大理。但是忽必烈对于攻打南宋的难度有着清晰的认识，所以忽必烈在先打南宋还是大理的战略问题是上有着巨大的分歧。真是这种分歧让蒙哥自己赌气带兵攻打南宋，结果赔了自己的小命又折兵。蒙哥的惨败也让忽必烈更加坚定了自己的战略选择是正确的。于是当忽必烈继位之后就实行了先大理后南宋的战略。

1253年(蒙古宪宗三年、大理天定二年)夏，忽必烈率大军出萧关(今宁夏同心南)，经六盘山集结于临洮(今甘肃)，练兵备战。同时，蒙哥命便宜都总帅汪德臣率军入蜀，抵嘉定(四川乐山)，配合忽必烈行动。

九月，忽必烈督军至忒剌(今甘肃迭部县达拉沟)，分兵三路南进:兀良合台率西路沿晏当路(今四川阿坝草原)而进;宗王抄合、也只烈率东路经茂州(今茂汶)趋会川(今会理西)以作牵制;自率中路经满陀城(今四川汉源北)渡大渡河，沿古青溪道南下，穿行山谷1000余公里，于十一月初进抵金沙江畔，遣使赴大理国招降。

大理国国王段兴智拒绝招降，以丞相高泰祥率军屯戍金沙江沿线，又遣将领高通率一部驻会川，抵抗蒙古军。

1253年(蒙古宪宗三年、大理天定二年)十二月初，大理军与蒙古中、西两路军对峙。兀良合台部越旦当岭(今云南中甸境)入大理境，招降么些部落(今纳西族)，占领三赕(今丽江)，从侧后攻击大理军主力。

高泰祥见处境危急，匆忙退兵大理都城，冯坚固守。大理城东濒洱水(今洱海)，西倚点苍山，北、南有龙首、龙尾两关为屏障。高泰祥以重兵据咽喉要地龙首关迎战。

蒙古中、东路军先后渡金沙江与西路军会师与龙首关，合力攻击，全歼大理军主力，乘胜与十二月十五日占领都城。段兴智、高泰祥潜逃。

忽必烈采纳募臣姚枢建议，禁止妄杀，安抚百姓，稳定秩序，并遣军攻占附近堡寨，于姚州(今云南姚安北)俘斩高泰祥。

蒙古军灭大理后，忽必烈命兀良合台继续东征未降服的各部，命刘时中为大理宣抚使，以稳定大理国的统治。忽必烈自己率军北返。兀良合台军进克押赤城。段兴智逃往昆泽(今宜良)，被蒙军俘掳。经过两年的激战，又征服了赤秃哥国(即罗施鬼，今贵州西部)，罗罗斯(今四川西昌地区及凉山彝族自治州)，和自蛮波丽国(今元江一带)。白蛮首领细嵯甫被擒。

兀良合台征服大理各部后，遣使向蒙哥汗报捷，并将大理国主段兴智、波丽国主细嵯甫等人作为俘虏上献。蒙哥采取怀柔政策，放他们回去继续统治原属各部。段兴智感激蒙哥便献出地图，并亲自领兵作前锋，引导兀良合台讨平继续抵抗的各部;又向蒙哥提出"治民立赋之法"，以巩固蒙古对云南的统治。

1254年(蒙古宪宗四年、大理天定三年)秋，兀良合台率军攻占押赤城(今昆明)，俘降段兴智，继以段氏领所部兵2万为先锋，攻克未附城寨，占领大理全境。

忽必烈作为一个军事家，选择先大理后南宋也是有道理的。首先是从正面攻打南宋，比较难以攻下。南宋不仅占据着长江沿线的各种天险和堡垒，而且很分布着南宋的大部分军队。可以说南宋在长江一线，经过长期的军事经营，是一道非常坚固有效的防线。蒙古要是想直接正面攻取很可能要付出惨重的代价。其次是南宋的后方比较空虚，驻军较少不说，防御工事比长江一带大大的不如。长久以来在后方，南宋基本上没有经营任何的战略要点。蒙古军队攻下的难度系数自然大大降低了。另外，蒙古军队先打大理也在一定程度上有攻其不备的效果。南宋的将领一直以为蒙古只会正面进攻。蒙古军队选择后方进攻，在一定程度也有奇兵的效果。进一步减少了灭掉南宋的难度。

此战，是中国战争史上一次著名的远征，忽必烈充分发挥蒙古骑兵的特长，挥军直入数千里，沿途招抚吐蕃首领、喇嘛，深远迂回攻占大理国，出奇制胜，形成了对南宋的南北夹击，对灭亡南宋起到了一定的作用，是中国战争史上远程奔袭的著名战役。

但蒙古军也损失惨重，士马死者数十万，师至湖南，进攻力量大大减弱。