各地征调来的部队，蒙军总数大大超过4万之数。蒙军相继占据剑门苦竹隘、长宁山城、蓬州运山城、阆州大获城、广安大良城等，迫近合州。蒙哥汗遣宋降人晋国宝至钓鱼城招降，反为宋合州守将王坚所杀。钓鱼城之战由此展开。
开庆元年（公元1259年）二月二日，蒙哥率诸军从鸡爪滩渡过渠汇，进至石子山扎营。三日，蒙哥亲督诸军战于钓鱼城下。七日，蒙军攻一字城墙。一字城墙又叫横城墙，其作用在于阻碍城外敌军运动，同时城内守军又可通过外城墙运动至一字城墙拒敌，与外城墙形成夹角交叉攻击点。钓鱼城的城南、城北各筑有一道一字城墙。九日，蒙军猛攻镇西门，不克。这日，蒙古东道军史天泽率部也到达钓鱼城参战。三月，蒙军攻东新门、奇胜门及镇西门小堡，均失利。从四月三日起，大雷雨持续了二十天。雨停后，蒙军于四月二十二日重点进攻护国门。二十四日夜，蒙军登上外城，与守城宋军展开激战。五月，蒙军屡攻钓鱼城不克。
蒙哥汗率军入蜀以来，所经沿途各山城寨堡，多因南宋守将投降而轻易得手，尚未碰上一场真正的硬仗。因此，至钓鱼山后，蒙哥欲乘拉槁之势，攻拔其城，虽久屯于坚城之下，亦不愿弃之而去。尽管蒙军的攻城器具十分精备，奈何钓鱼城地势险峻，致使其不能发挥作用。钓鱼城守军在主将王坚及副将张珏的协力指挥下，击退了蒙军一次又一次的进攻。千户董文蔚奉蒙哥汗之命，率所部邓州汉兵攻城，董文蔚激励将士，挟云梯，冒飞石，履崎岖以登，直抵其城与宋军苦战，但因所部伤亡惨重，被迫退军。其侄董士元请代叔父董文蔚攻城，率所部锐卒登城，与宋军力战良久，终因后援不继，亦被迫撤还。
由于屡攻不克，前锋主帅汪德臣又受伤而死，加上夏季到来，蜀地炎热，疫症流行，令蒙军士气低落。另一方面，城内南宋军民在张珏、王坚的率领下，白天抵抗蒙军进攻，夜晚则偷袭蒙军营寨，蒙军无计可施。七月，蒙哥在督师攻城时被张珏一箭射中要害负伤，后伤重死亡，征蜀的蒙古大军被迫撤退，进攻荆鄂的忽必烈也于年底北还争汗位，南宋遂得以喘息之机。
此后十多年间，张珏率部在四川多次击败蒙军。直至公元1276年，以恭帝与谢太皇太后为首的南宋朝廷，向元军投降。当年五月，宋端宗在福州（今属福建）重建南宋政权，改当年为景炎元年。张珏仍在四川坚持战斗，直至公元1279年，因为部将赵安、韩忠显等开城门向元军投降，张珏只好率余部进行巷战，再次战败，回家想自杀，未成。于
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