伯颜大军势不可挡。1275年1月，他们决定在汉口横渡长江。接踵而来的是一场惨烈的海上和陆上战役，“被枭首与淹死者不可胜数”。南宋军队被迫从长江沿岸后撤。在3月中旬，伯颜终于在丁家洲遇到了他的主要对手贾似道。此处距扬州不远。据说贾似道率领十三万大军迎战，而伯颜队伍的数量无法估计，但是这两支大军的重要区别不在于人数而在于装备。伯颜军队使用的火炮令敌人闻风丧胆，并且给敌人以重创。贾似道的士兵开始逃离他，最后他不得不集合残部撤退。

    贾似道在朝廷内部的敌人终于等到了机会。他们没有非难宋军将士的一败涂地。相反，他们批评贾似道早在1259年就试图与蒙古人媾和，而当他决定抵抗“夷狄”之时，竟招募了大批庸碌无能之辈。例如，一个名叫陈文龙的官员不仅要求解除贾的职务，而且连他所任命的军官也都应该解甲归田。甚至贾的门生也反过来反对他。贾似道一手提拔的知枢密院事陈宜中，竟要求朝廷严惩他以前的恩人。方回，这位曾写诗肉麻地吹捧过贾似道的官员，此时竟要求朝廷把他奉承的对象砍头。他们把宋军对伯颜军队的失利归咎于贾似道，致使他被免官。而这仍没有使他的政敌满足，他们又把他放逐到南方的福建省。在途中，负责押送的小分队将领竟把这位被罢黜的南宋前宰相杀害了。

    充满争议的贾似道死了。但是无论他的支持者还是反对者，许多人都从幻梦中猛然醒悟，于是便匆匆向伯颜投降。为鼓励更多的变节者，忽必烈通过他的儒臣廉希宪告诉伯颜，禁止蒙古军在新占领地区进行抢掠。忽必烈很少如此告诫他的将领，因为他曾说过，“将在外，君命有所不受，乃军事至理名言”。在几番扫荡之后，伯颜逼近了扬州。他命令几位将领围攻这座城市，并向他的最终目标临安推进。

    此时位于临安的宋廷一片混乱。1264年登基的年轻皇帝度宗在1274年8月12日突然驾崩。他的三个儿子尚未成人。他的第二个儿子，年仅四岁的赵顯（1270—1323）继位，因为他的母亲全太后是度宗的正宫皇后，而他的同父异母的哥哥则是由妃子所生的。但是，真正的政治权力仍掌握在赵顯的祖母谢太后（谢皇后，1208—1282）手中。不过，她已老迈，疾病缠身，加上自1274年至1275年导致贾似道倒台的政治危机，她在朝中很少有可信赖的顾问。官员的叛逃更使她形单影只。随着蒙古大军不断向临安推进，她越来越担心王朝的存亡。这个时期最有名的文官文天祥（1236—1283）建议皇室离开临安，迁往南方比较安全的地方。南宋最著名的军事指挥将领张世杰（1236—1279）也支持文天祥的建议，但是谢太后显然不愿意放弃都城。然而，随着伯颜大军步步逼近临安，她终于妥协了。她把皇帝的兄弟护送出临安，迁往南部某处，但她和皇帝仍留守在后，集合当地百姓。

    与此同时，伯颜的大军一路攻城略地，所向披靡。在很多情况下，宋朝的军民不经任何抵抗就投降了。南宋王朝正在土崩瓦解。即使如此，谢太后仍希望获得一种适当的平等待遇，而不是作为被征服者向侵略者投降。1275年12月23日，她派遣一位使节劝说伯颜放弃他的远征，以换取宋廷定期的进贡。这位蒙古大将在胜利唾手可得的情况下决不会接受这样微不足道的战果。伯颜列举宋廷的种种背信弃义行为，包括扣留郝经和杀害忽必烈的使节，因此拒绝了这个建议，三言两语便打发南宋特使回去了。吸取了这个教训之后，宋廷决定提出一个更有吸引力的方案。1276年1月11日，它提出了更加具体的条件：南宋每年将向蒙古进贡白银250 000两，丝绸250 000匹。然而伯颜仍不为所动。他唯一的要求便是宋廷无条件的投降，此外别无所求。直到1月下旬，宋朝皇帝亲自向忽必烈称臣之后，伯颜才同意与南宋特使谈判。在双方代表几次毫无成果的会谈之后，谢太后把宋朝的大印交给了伯颜，这是一个不折不扣的投降标志。

    然而，还不到一个星期，伯颜便获悉，张世杰正护送宋朝皇帝的两位兄弟逃往南方。伯颜的属下立即发起追击行动，但是没有成功，张世杰等人成功逃脱。伯颜决定暂不管宋廷安排部分皇族出逃的明显的欺诈行为。当宋帝亲自来向这个城市的新主人投降时，伯颜客气地接受了投降。他后来指出，南宋投降的结果是使“南方和北方成为一家人”。他命令他的官员对临安进行人口普查，登记粮仓和银库。与此同时，他命令手下善待宋朝皇族。他下令严禁部下挖掘宋朝皇帝的坟茔，不得掳掠他们的宝物。在反复告诫他的部队之后，伯颜陪同宋朝皇帝和太后北上，回到了忽必烈位于上都的汗廷。