1260年，忽必烈刚刚即位时，那位随同旭烈兀远征西亚的汉将郭侃就向忽必烈献策：改变窝阔台的全面进攻、蒙哥的西攻四川战略，采取中央突破战术，重点进攻南宋三大防区中的京湖战区，先取襄阳，攻占襄阳后横渡长江，避开山城林立的四川、水寨密布的两淮，直取临安。郭侃的献计很有战略眼光，但当时对蒙古而言只是纸上谈兵。因为蒙古那时还没有可用的水军，而且忽必烈正忙于跟阿里不哥争汗位也没有工夫去理会南宋。
真正促成蒙古改变战略的人是刘整。他也建议忽必烈先攻襄阳。用他的话说就是攻占襄阳，“浮汉入江，宋可平也”。襄阳、樊城控制着汉水，蒙古只要夺取襄阳，就可以从汉水进入长江，撕开宋军的防线，渡江南下，攻取临安。刘整不仅仅献计，他还亲自参与组建蒙古水军，策划对襄阳的进攻。在随后的襄阳攻防战中，时刻都能看到他的身影。
刘整只是蒙古人的帮凶，指挥围攻襄阳的蒙军主帅另有其人——蒙军元帅阿术。提起阿术，知道的人并不多，但只要看看他的家世，就知道他的背景有多深了，他的爷爷就是蒙古名将速不台。1219年，随成吉思汗西征花剌子模。1220年春，蒙古大军进攻撒麻耳干，摩诃末弃城而逃，速不台与者别奉命追击。在渡过阿姆河追到你沙不儿后，速不台与者别一度分道，率军攻掠亦思法来因、答木罕、西模娘和列夷等城。速不台与者别在呼罗珊（今伊朗东北部的霍腊散）各地猛追穷打，横扫呼罗珊，速不台又同者别进军伊剌克阿只迷、阿哲尔拜占（今阿塞拜疆）、谷儿只（今格鲁吉亚）、阿兰（即阿速）和钦察，大败钦察与斡罗思联军。1226年，速不台随从成吉思汗征西夏。窝阔台即位后为了拉拢速不台将秃灭干公主下嫁给速不台。窝阔台伐金，速不台又是军中主将。从1231年春，速不台作为拖雷大军的右翼，先攻陕西宝鸡入大散关，而后绕道南宋境内的凤州、洋州、兴元、金州，渡汉水向北，直指汴京，完成战略迂回，与窝阔台率领的中军对汴京形成钳形攻势。三峰山之战后，窝阔台与拖雷北返，留下速不台包围汴京，经略河南。1235年，窝阔台命拔都、贵由、蒙哥等长子率军远征，这就是蒙古历史上的第二次西征——长子西征，速不台被选为先锋，实际是辅佐拔都的副帅。兀良合台是速不台的长子、阿术的父亲，兀良合台与蒙哥亲密，后来分掌蒙哥王府宿卫1233年，他随贵由汗东征，在辽东战败金将蒲鲜万奴。拔都西征，他也从征钦察、斡罗思（今译俄罗斯）、阿速、孛烈儿。
1252年秋，忽必烈出征大理，兀良合台父子也随军远征。大军于1253年八月进至临洮，九月进至忒剌（今甘肃迭部与四川若尔盖接壤的达拉沟）。在忒剌，大军兵分三路，忽必烈亲率中路军，兀良合台率西路军，诸王抄合、也只烈率东路军。兀良合台从忒剌西南行经今四川阿坝草原，自今甘孜南下理塘、稻城，再折向西南，越旦当岭进入云南，在招降当地酋长后，渡过金沙江，攻克丽江，南下攻占大理城北面的龙首关，协助忽必烈攻破大理城。1254年春，忽必烈班师北返，兀良合台奉命戍守大理，并分兵攻取大理附都善阐。攻善阐的押赤城时，因该城三面环水，既险且坚，炮攻火攻均未奏效，兀良合台采取疲劳战术，一会儿擂鼓，一会儿鸣金，反复折腾了七天，第八天的晚上，等到对方被搞得人困马乏时，兀良合台派阿术率军夜袭，一举成功。大军打到乾德哥城时，兀良合台病倒了，将军事指挥权交给了儿子阿术。27岁的阿术开始独当一面，领兵征战。1255年，阿术率军连续攻占赤秃哥（今贵州西部）、罗罗斯（今四川凉山）等地。两年间，平大理五城八府四郡及乌、白等蛮三十七部。1257年，大理平定。就在这一年，蒙哥汗决定大举伐宋。次年二月，蒙哥亲自率军进入西蜀，同时命塔察儿、张柔攻长江中游，在东面配合，又命兀良合台引兵北上，约定于1259年正月会师潭州（今湖南长沙）。
在接到蒙哥军令后，兀良合台即率四王骑兵三千，蛮、万人，攻入南宋的广南西道。经义宁、灵川、兴安、全州，进入湖南。由于宋军的阻击，兀良合台折向西北，然后东进，于十一月中旬渡过湘江，抵达潭州城下。次年二月，他率领的军队在浒黄洲渡江北上与忽必烈大军会合。三月，忽必烈在开平召集忽里勒台大会登上汗位。兀良合台在四月抵达上都，支持忽必烈。阿术随父亲兀良合台拜见忽必烈后就被忽必烈留在身边，1261年，兀良合台退居二线，阿术奉命驻军河南汴梁。河南的南面就是襄阳。南宋的襄樊地处南阳盆地南部，襄阳和樊城南北夹汉水互为依存，“跨连荆豫，控扼南北”，地势险要，自古就是兵家必争之地，也是南宋抵抗蒙军的战略前沿。1267年秋，蒙军主帅阿术率军扫荡襄阳外围，杀人抢掠，满载而归。得意忘形的阿术不知道南宋水军在襄阳以西的安阳滩已经堵住了他的归路。发现等候多时的宋军，蒙军并不慌张，多年来的交锋让他们在与宋军的对阵中占尽便宜，所以对宋军的埋伏不以为意。不过很快他们就笑不出来了。
拦住蒙军的是南宋水军，而发起进攻的却是南宋的骑兵。当蒙古骑兵看见南宋骑兵向他们发起进攻时毫不在意，横扫欧亚大陆的蒙古骑兵少有敌手，南宋骑兵更是他们的手下败将，因为不论从数量还是质量来说，双方都不在一个层次上。骄狂的蒙古骑兵没把南宋骑兵放在眼里，可战斗的结果令人大跌眼镜——蒙军大败，不是败给南宋的水军而是败给南宋的骑兵。宋军的骑兵直冲蒙古军阵，将对方的队形冲得七零八落，混战中，都元帅阿术坠马险些被宋军活捉。蒙军后来靠着人数优势才将宋军击退。安阳滩之战给不可一世的阿术留下了深刻的印象。
强攻不成，蒙古人也耍起了花招。不久，蒙古使者来到襄阳城求见襄阳守将吕文德，要求在襄阳周边开设榷场进行贸易。南宋以贸易立国，全民经商，军队也不例外。宋金对峙了一百多年，边境贸易也进行了一百多年，即使处于敌对交战状态也不影响做生意，这个传统由来已久。因为有这个传统，所以吕文德同意了蒙古人的请求，因为知道这个传统，所以蒙古人以利作诱饵，让吕文德中了圈套。鉴于当时襄阳周围并不安全，蒙古人表示为了保护他们商人的安全。希望可以在贸易场的附近修一座“小小”的堡垒，供他们的商人居住，吕文德想了想也同意了，大错就此铸成。很快，蒙古人就在樊城东面的白河口建起了榷场。不过他们的堡垒却修在了襄阳东南三十里的鹿门山，鹿门山扼守襄阳水路咽喉。吕文德的弟弟吕文焕发觉苗头不对，提醒哥哥当心蒙古人背后有阴谋，吕文德不以为意。他擅长的就是水战，可他不知道对面的蒙古水军早已今非昔比，吕文德还陶醉在曾经的辉煌里。直到蒙古人在万山上建起堡垒，蒙古人的堡垒绕着襄阳遍地开花时，反应迟钝的吕文德这才发觉不妙，大呼上当，可为时已晚。
1267年冬，襄阳会战正式开始。忽必烈命阿术进攻襄阳，刚到襄阳时曾驻马襄阳虎头山就指着白河口说：“如果我军在这里修筑一座堡垒，就可切断襄阳粮道。”所以，蒙军从一开始便在襄阳外围大兴土木，建起鹿门山城堡和白鹤土城作为战术依托。这些山城堡寨并不是蒙古人自己修的，全是蒙古人征发的汉人修的蒙古人并不擅长工程技术，阿术在给忽必烈的报告里说修筑山城水寨全靠汉人。1269年初，蒙古派重臣史天泽到襄阳前线。史天泽所部汉军擅长的就是修工事、筑长围，很快史天泽就把当年困济南的老办法搬到了襄阳，前线的蒙古汉军的堡垒群得到加强，筑成了起自万山、包百丈山的一个长围，使襄阳南北不相通，又筑砚山、虎头山为一字城，堡垒连点成线，步步为营，向襄阳推进，又在襄阳外围通道上扎下数十里连珠寨，将襄阳、樊城团团包围。
襄阳围城战，蒙古参战的主力其实是汉军。襄阳外围的堡垒，山城水寨里面驻守的几乎都是北方的汉军。蒙古汉军组成的步兵、水兵、工兵冲在了进攻的前线，蒙古本部的骑兵反而成了配角。蒙古人不会工程技术，不会治理国家，但他们会利用手中掌握的资源，用色目人给他们打仗、经商，用汉人给他们治国理政、攻城夺寨。襄阳之战就是一个典型的战例。襄阳之战也是堡垒战术的运用典范，历史证明忽必烈这招用汉人打汉人十分有效。宋军如果出城野战，遇上蒙古骑兵凶多吉少，即使冲破蒙古的骑兵军阵，又要攻打蒙古汉军精心构筑的防御工事。实战再次证明，不论北方还是南方的汉人对修工事、守城战都很精通。
面对蒙军的步步紧逼，宋军选择主动出击。这时的襄阳守将是吕文焕——吕文德的弟弟。吕文德在1269年十二月病死，临死前他不停地说：“误国者我也（误国的人是我）。”他终于意识到自己给国家造成的巨大灾难，可大错已经铸成，难以挽回。襄阳位于汉水南岸的一个河湾里，三面环水，与北岸的樊城相对，中有浮桥连通，宋军充分利用了这里的水势地形，依托汉水构筑坚城，顽强抵抗。襄阳和樊城隔汉江南北相望，互为掎角，扼守汉江以拒北敌。宋军一直重兵把守加固江防，在汉水中设置木桩贯以铁索，上面架设巨型浮桥使襄樊两城连为一体。1269年三月，蒙军完全切断了樊城与外界的联系，在汉江中流筑实心台，在上面构筑炮台，与夹江堡呼应。张世杰在赤滩铺与蒙军激战。此时襄阳外围的蒙军总兵力已经超过十万，又有坚固堡垒做依托以逸待劳。张世杰率军冲进战场就陷入重围，被蒙军围攻而再次大败。援兵指望不上，吕文焕决定自救。他派兵一万五千人，出动战船一百多艘，水陆并进进攻行军万户张弘范戍守的万山堡，因为万山堡封住了由襄阳沿陆路通往江陵的通道也是襄阳与外界联系的最后一条通道。宋军步兵、骑兵轮番冲击蒙军却始终冲不动，反被蒙军前后夹击，损兵折将后只好退回襄阳。1271年四月，春天来了，春水也在上涨。宋军的运粮船队又来了，蒙古人想拦却还是力不从心。宋军抓住机会，运粮的船队日夜不停地向襄阳抢运粮食，因为谁也不知道下一次补给何时才能送来。忽必烈得到报告很郁闷：照这么个打法，何年何月才能攻下襄阳。为了牵制宋军对襄阳的支援，忽必烈下令四川蒙军从上游发动进攻，赛典赤、郑鼎水陆并进围攻嘉定，汪良臣、彭天祥领兵进攻重庆。尽管蒙军全力阻击，但这时连老天也在帮宋军。五六月间江水泛滥，蒙军在汉水两岸的许多堡垒都被大水冲毁。南宋京湖战区趁机组织船队，再次向襄阳抢运城内急需的食盐、布帛，夏贵也向襄阳抢运了大批粮食。六月，范文虎率苏刘义、夏松带领十万水军进攻鹿门，蒙军主帅阿术在汉水东西两岸列阵。南宋水军又陷入蒙军的水陆夹攻，常败将军范文虎不出预料再次败北。次年三月，蒙军集中兵力猛攻樊城，攻破外城，外城守军两千余人力战不退，全部阵亡，但宋军仍坚守着内城。南宋并不缺乏忠勇之士，他很快就招募了襄阳府、郢州等地民兵三千余人。这支民兵部队将会用自己的战绩证明，只要有血性、勇气，即使是民兵也能创造奇迹。这支民兵队伍的首领张贵、张顺长年奋战在抗蒙前线，实战经验丰富。为了这次救援，宋军做了精心准备，因为这次任务的目的是运送襄阳军民急需的物资而不是歼敌，为尽快突破蒙军强大水军的层层封锁，需要部队有尽可能快的航速和良好的灵活机动性。张顺、张贵没有选以往南宋水军使用的大型战舰，而是选择了速度快、机动性好的轻便快船。为避免与数量占优的蒙军近战，宋军装备了大量远射武器，这其中包括单兵强弩、重型三弓床弩和当时刚刚出现不久的突火枪和火炮。
南宋床弩弓背使用多种材料制成，是典型的复合弓，爆发力极强。为了增加射程，宋军还在一门弩炮联装三张强弓，其中最后一张是反向安装的。宋军装备的这种床弩也叫三弓床弩炮。弓弦用的是动物肌腱，利用多弓的合力发射箭矢。三弓床弩的结构非常巧妙，后部有两个辘轳，通过滑轮来牵拉弓弦的张设。弩身用坚实的檀木制成，轻巧坚劲。以铁为枪膛，钢为弩机，用木槌击发。配用的重型箭镞长达两米，世称“一枪三剑箭”，形状类似标枪，三片铁翎就像三把剑一样。箭头是钢制三棱型穿甲箭，可以一次发射多枚。三弓床弩的最大射程能达到1500米以上。这是火炮出现前人类直射武器所能达到的极限，是当时世界上最强大的重型远程武器。
宋军还在箭镞上绑上火药袋，点燃后用弩炮或弓射出去，具有纵火燃烧或爆炸的威力。而突火枪则是1259年宋军发明的一种新型火药动力远程步兵武器。其前部是一根粗竹管，中部是火药室，装有火药和弹丸。外壁上有一点火小孔，后部是木制把柄。点燃引线后，火药喷发将弹丸射出，最远射程约230米。这里所说的火炮是一种发展自“霹雳炮”的铁壳爆炸类火器，在球形铁壳内填充大量火药，同时添加大量铁砂或碎石，安装一根信捻。作战时，点燃信捻，用重型投石炮或人力抛向对方。爆炸后其内部充填的铁砂或碎石四散飞溅可以大量杀伤敌军，还能纵火烧杀敌人。火炮主要用大型抛石机发射，它的前身“霹雳炮”曾经大规模应用于采石之战。
一切准备就绪，出发前张贵、张顺召集三千民兵举行誓师动员大会。他们告诉大家，此行救援襄阳，九死一生，如果怕死，现在退出还来得及。三千忠义民兵爽朗大笑，怕死就不来，来了就不怕死，咱们要让蒙古人见识见识大宋的热血男儿。忠义民兵，他们对得起“忠义”两个字。1272年五月，张顺、张贵在高头港率领一百多艘轻便快船组成的船队出发。船队每三艘船连为一体，中间的船上满载粮食、药品、食盐、饷银和布匹等物资，两边的船上各有三十名民兵护卫。张顺、张贵将整个船队连成方阵，张贵在前，张顺在后，率舰队冒死冲入蒙军重围。襄樊战役中最为激烈悲壮的“二张援襄”开始了。宋军船队顺利冲破蒙军的外围封锁到达磨洪滩。在这里他们遭遇到了蒙古水军的主力船队，江面上到处都是蒙军战船。担任前锋的张贵率军拼死猛攻。先用三弓床弩炮向敌舰发射火箭。密集的火箭呼啸着飞向敌船，击中目标后发生密集的爆炸并引起大火。蒙军的大型战船被迅速点燃，成为一座座漂浮在水上的“火山”。江面上烈焰冲天，浓烟滚滚，一片火海！随后，宋军用火枪、火炮猛轰蒙军船队。江面上炮声隆隆，很快，蒙军的大批战船在猛烈炮火的攻击下被击沉，很多蒙军的尸体被浪卷到岸边，堆积如山。而整个长江江面漂满了蒙军的尸体，江水被鲜血染成深红色，成了真正的“尸山血河”。宋军用预先准备好的炭火炙烤蒙军布设在江中的拦截铁索，等到铁烧红后用板斧斩断拦江铁链。宋军将士奋勇向前，冲破无数封锁，一夜转战一百二十里，终于在五月二十五日黎明抵达襄阳码头。范文虎率领的数万正规水军没做到的事却被三千民兵做到了。援兵的到来极大地鼓舞了襄、樊军民的士气。但是，欢庆胜利时却不见了张顺，几天后，襄阳军民找到了他的遗体。张顺身中四枪六箭壮烈殉国。战死的张顺依然披甲，手执长弓，保持着战斗姿势。襄阳军民将张顺厚葬并立庙祭祀以纪念这位英雄。
襄阳守将吕文焕很欣赏智勇双全的张贵，想留他一起守城。但张贵觉得自己回去作用更大，在这里守城不如回去搬兵，到时里应外合击败蒙军，才能彻底解襄阳之围。吕文焕见张贵态度坚决也不好勉强。这时蒙军的封锁比之前更严密了，但这困不住张贵。张贵派两名精通水性的勇士泅水去郢州见范文虎搬兵，两位勇士能在水中潜伏几天不吃不喝，他们顺利游出了蒙军的封锁线，来到郢州见到了范文虎。范文虎答应出兵五千相助，在虎尾洲接应张贵，双方约定了行动日期，两人又背负使命返回襄阳。九月，张贵辞别吕文焕，集结部队准备出发。就在部队就要登船之际，检阅人数，发现少了一名小校，这名小校不久之前刚刚因为犯错被鞭打过。张贵顿感大事不妙，此人不早不晚偏偏在这时失踪，几乎可以确定是叛逃了。这名小校知道大军出发的日期，消息必然已经泄露。这时张贵面临两个选择，要么取消行动，要么趁蒙军来不及准备立即出发或许能够冲出去与范文虎的援兵会合。张贵选择了后者，当即率船队连夜出发顺流而下，兵贵神速，张贵在与蒙古人抢时间。
当天深夜，张贵船队在小新河与阿术、刘整的蒙古水军遭遇。蒙军在沿河两岸点燃一座座火堆，将江面照得亮如白昼。但张贵率领士兵一路冲杀突出重围，转眼间就要到约定接应的龙尾洲了，前方忽然出现大批战船，黑暗中看不清旗号，但此时此地能出现在这里的肯定是范文虎的援兵无疑，包括张贵在内很多人都这么想。可他们太不了解范文虎了，这是一个不靠谱的人。激战一夜，一路转战，大家已经十分疲劳，见有援军接应，顿时兴奋起来，举火向对方示意。可是，他们并没高兴多久，等靠近了才发现，等在这里的并不是援兵而是蒙古兵！范文虎派来的援兵两天前就因为风暴退到下游去了。蒙军接到叛逃小校的告密后，在龙尾洲以逸待劳，专等张贵送上门。事到如今，退无可退也只有拼死一战。身陷重围的张贵军与围攻上来的蒙军殊死战斗，几番厮杀后，部下死伤殆尽，张贵也血染战袍负伤数十处，但仍顽强与敌人搏斗，最后力尽被俘。蒙古人敬慕英雄，阿术很想招降他，却被严词拒绝。张贵从容就义。张贵死后，蒙军将他的尸体抬到襄阳城下示威，大声喊道：“你们认识他吧，这就是矮张都统。”城上守军见此情形早已哭声一片。蒙军将尸体送回，吕文焕下令厚葬张贵，将张贵与张顺合葬，立双庙祭祀。二张牺牲后，襄阳的形势更加危急。九月以后，汉水水位急剧下降。南宋水军的行动受到限制，而蒙古人的机会就来了。蒙古人已经意识到，襄阳、樊城两座姊妹城之所以难攻，就因为互为掎角，可以相互支援，蒙军攻樊城，襄阳的宋军就会支援，蒙军攻襄阳，樊城的守军也会全力配合，两城往来联系的纽璘带就是汉水上的浮桥。就在这时，蒙军的一件新式武器“回回炮”被运到前线令宋军雪上加霜。1271年，因为襄阳久攻不下，忽必烈只好派人到波斯，向宗王阿不柯征调回回炮匠。阿老瓦丁跟他的弟子亦思马因应诏举家来到大都。同年十一月，阿老瓦丁、亦思马因制成回回炮，奉旨在大都试射。这种巨石炮所用弹石重达150千克，以机发射，用力省而射程远。试射成功，忽必烈非常满意，让他们立即前往襄阳前线。
元帅阿术虽然是全军统帅，但是实际指挥的是蒙古本部人马。攻城部队主要是北方汉军，统领汉军的是阿里海牙和刘整，但因为两人不和，忽必烈只好将军队拆开，让两人各领一军各打各的。回回炮的到来令一筹莫展的阿里海牙如获至宝，他立即下令对樊城发起总攻。1273年正月，蒙军的总攻开始，蒙古水军刘国杰部溯流而上焚烧浮桥，并冒着城上密集的箭雨、飞石强行进攻，激战整整持续了一夜。第二天天明，樊城南面的木栅被蒙军摧毁殆尽。蒙军发起了更为猛烈的进攻，全军分成十二个攻击纵队，从不同方向对樊城向心进攻。樊城守军面对强敌，顽强抵抗，殊死战斗，城下蒙军尸体堆积如山。因为浮桥被毁，襄阳守军无法进行支援，樊城宋军在主将范天顺、副将牛富的率领下孤军奋战，与数量处于优势的敌军连续厮杀了十四个昼夜。正月十二，最后的时刻到了，蒙军忙兀台部从城西南、蒙军史弼部从城东北分别攻入城内，宋军主将范天顺自杀殉国，副将牛富率领七百宋兵与入城的蒙军展开巷战，直杀到用血水止渴，仍奋战不止。战到最后身负重伤的牛富为了不做蒙古人的俘虏，纵身跳入火中慷慨赴死，裨将王福也追随牛富投身火海。樊城宋军的顽强抵抗令蒙军死伤惨重，恼羞成怒的阿里海牙下令屠城，樊城军民全城殉国。樊城失守，襄阳危急。二月，蒙军转移兵力，开始围攻襄阳，这时的襄阳已经到了拆屋为柴、缝纸为衣的地步。蒙军在城外架炮攻城，巨大的石炮砸在城墙上声如雷震，城中人心惶惶，不少人悄悄出城投降。打到现在攻守双方都很清楚，这场围城战就要结束了。之前，蒙古曾多次派人招降，吕文焕都不为所动，但现在他动摇了。依着刘整的意思就直接轰开城门杀进去，将襄阳杀一个片甲不留，就如同不久之前的樊城，但阿里海牙不同意。刘整之所以坚持要屠城是因为他跟吕文焕有仇。刘整的“业绩”是不容置疑的，他曾经亲自到城下劝降。面对刘整的劝降，回答他的是宋军的弩箭。可惜射中他的是普通的弩箭，如果是床弩，那长枪般的巨箭完全可以把刘整穿一个透心凉。
即便如此，刘整也身负重伤，要不是穿的铠甲够厚够结实，他也就归位了。刘整想报一箭之仇——确实是一箭之仇，所以很想杀进城去抖威风，可阿里海牙偏偏不让他如愿。这倒不是这位老兄仁厚，之前下令屠杀樊城军民的就是他。之前说过，阿里海牙跟刘整不和。敌人反对的，就坚决赞成；敌人赞成的，就坚决反对。所以，阿里海牙坚持要招降，而且自己亲自去。阿里海牙这么做有私心，但也是从大局考虑，攻宋战争才开始，樊城的屠城是为了报复。但也不能见城就屠，那么做只会激起南宋军民更强烈的抵抗。而且吕氏集团在南宋的地位、分量，蒙古从上到下都十分清楚，只要招降了吕氏，攻宋战争就成功了一大半。况且此时城内还有不少军队，真要把人逼急了又将是一场凶杀恶战，樊城的伤亡已经很惨重了，以后要打的仗还有不少，保存实力很重要。阿里海牙亲自来到城下劝说吕文焕并保证不屠城，当场折箭为誓。吕文焕还是选择投降，结束了这场持续六年的襄阳保卫战。
