十一月，元军经过修整后，在九州当地征收足了行军用的粮草，又从高丽来的船队补充了弹药，一切准备完毕，于二十日乘船出发，进攻四国岛。
为了防备元军来袭，在幕府的严令下，日本武士们在沿海一带修筑了大量称为“元寇防垒”的石垒，并守卫于垒后。元军舰队到达四国的宇和海岸后，发现了这一情况，先集中战船上的火炮向石垒轰击，由于元军炮火凶猛，石垒多被击破，守卫石垒的日本武士死伤惨重，看到元军登陆，日本武士部队向元军发起了冲锋，但很快便倒在元军射出的密集箭雨之下。经过两天的战斗，日本人苦心修筑的“元寇防垒”被元军突破，守军大都被歼灭，仅有少数人侥幸逃脱。
在进攻宇和的同时，另一支元军舰队驶入土佐湾，元军登陆后攻克高知城，然后与从宇和前来的元军会师，扫荡日军，七日后，元军成功占领四国岛全境。
占领四国之后，忻都马不停蹄的继续发动进攻，他决心不给日本人以喘息之机，率元军舰队直扑大阪湾，攻占大阪后直取京都。
北条时宗判断出了元军的进攻方向，紧急召集各地的御家人前往大阪助守，各地武士得令后日夜兼程赶往大阪，人数约有五万人左右，可谓空前绝后，但在这些武士到达大阪时，大阪已然陷落。原来在得知蒙古人会对不投降的城市进行屠杀后，大阪的商人们不愿于这座繁华的商业都市就此毁灭，由几大家族牵头，秘密和元军接触，表达了投降保全城市的意愿，忻都同意了大阪商人们的请求，保证不屠城，不掳掠，保护城内居民的生命财产安全。于是大阪商人们的武装偷偷打开城门，接应元军入城，并将守城的日本武士部队约七千人尽行杀死，是为“大阪无血开城”事件。
元军进入大阪后，忻都兑现了诺言，对城内居民秋毫无犯，征集粮秣物资也都“尽给其值”，被称为“佛兵”。不甘心投降的一些日本武士对元军发起自杀式的攻击，大都被杀，大阪城守草井友长及其部下三十二人战败后退入佛寺内，切腹自尽。
大阪陷落后，日本武士们纷纷云集京都，加入到城防守军当中，陆续到来的日本武士加上原来的京都守军，人数很快超过了十万人。执权北条时宗也亲自到京都指挥防御，并刺血明誓，要在京都全歼元军。
凭借与元军对峙的契机，镰仓幕府再次强化了自己的权力。十二月八日，幕府命令各国原本上贡朝廷的国衙领和本所一元领出产的米粮充当战争军需，早先颁布的关于寺社本所一元地效忠朝廷的官兵必须在武家的指挥
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