1253年夏，蒙哥命其弟忽必烈为元帅、速不台之子兀良合台为副帅，领兵十万出征大理。当年窝阔台遵成吉思汗遗命，采用大迂回战术借道南宋灭掉了金国。如今，蒙哥也想使用大迂回战术，先灭大理再攻南宋。

当时的大理国包括今日云南全境，以及四川、广西、贵州、缅甸、越南、老挝等地的部分地区。至1253年，段氏一族已统治大理国三百多年了。此时的大理皇帝是刚刚继位不久的段兴智，朝政大权实际上是在丞相高祥手中。

由于吐蕃国已于贵由在位时归附蒙古汗国，因此忽必烈大军顺利经过甘肃抵达四川松潘地区。忽必烈在这里召开军事会议后，决定兵分三路过金沙江入大理国。

兀良合台率领西路大军，经阿坝草原向香格里拉方向进军；也只里率领东路大军，沿川西地区挺进，同时与刚刚进驻利州的汪德臣部一起牵制四川的五万宋军；忽必烈亲率中军，在泸定过大渡河，直抵金沙江北岸。

当时大理国将大部分兵力都布置在东、中路蒙军的路线上。东路军在会川遭遇高通率领的大理军，前进受阻。中路军被驻扎在金沙江对岸的高祥拦住去路。唯有兀良合台率领的西路大军突破大理国防线，渡过金沙江后直逼大理国都城羊苴咩城。

得知兀良合台已渡江，高祥赶紧领兵回防，忽必烈大军趁机用皮革制成的气囊渡过金沙江，兀良合台也是用这个方法渡江的。这就是著名的“元跨革囊”典故的由来。

中、西两路蒙古大军包围羊苴咩城（今云南大理）后，忽必烈派使者进城谕降，结果被高祥斩杀。两国相争，不斩来使。这一举动彻底激怒了忽必烈。在谋臣姚枢的劝说下，忽必烈又先后两次派使者劝降。段兴智、高祥虽然拒绝了，但是没有再杀使者。

十二月十二日，忽必烈开始攻打羊苴咩城。羊苴咩城有点苍山、洱海两大天然屏障，忽必烈亲自登上点苍山指挥大军作战。三天后，羊苴咩城被蒙古大军攻破，城内杨氏大户带着全族老少向忽必烈投降，忽必烈委任他们暂时管理该城。段兴智、高祥在乱军之中弃城逃走。

按照成吉思汗定下的规矩，凡遇抵抗者尽杀之。忽必烈本想屠城，被谋臣姚枢等成功劝阻。忽必烈命人裂帛为旗，在上面写上“止杀令”，代替“屠城令”分传至城内各军官手中，羊苴咩城内百姓因此得以保全。

1254年春，忽必烈返回北方，留兀良合台继续征讨大理境内剩余诸城。高祥在姚州（今云南姚安）战败被杀，段兴智一路辗转逃至鄯阐（今云南昆明）。

1254年秋，兀良合台在今禄丰地区大败乌蛮军后，尾随其残部抵达鄯阐城下。鄯阐城三面环水，城池坚固，蒙军架设投石器、放火攻其北门。蒙军连续攻打了七天，仍然没有将鄯阐城攻克。

此时城内守军已疲惫不堪，兀良合台派儿子阿术领一队精兵，在夜里偷偷从残破的城墙缺口进入城内。混战之中，阿术派人打开城门，兀良合台遂领大军杀入城中。

最后，蒙军在城外的一个山洞中将段兴智抓获，兀良合台把他送至哈拉和林面见蒙哥。蒙哥也没有为难段兴智，让他回去继续为蒙古汗国管理大理国。

传承三百余年的大理国，就这样消失在历史长河之中…