為此，蒙哥汗於1252年，派自己的弟弟旭烈兀發動大規模西征，兵鋒直指波斯、阿拉伯諸國。而蒙哥自己，則緊鑼密鼓地準備徵宋之戰。因為南宋的富庶和強大，是其他諸國無法比擬的。這塊巨大的肥肉，蒙哥自然不會讓予他人。
在蒙哥汗以前，蒙古對南宋的進攻都以暴風驟雨式的殺掠為主。從巴蜀到長江中下游地區，蒙古大軍四處出擊，到處殺掠，打得南宋猶如驚弓之鳥。但是蒙古人還並未鞏固自己對於華北和中原的統治。因此只要取得了軍事上的勝利，便會立即撤走，絲毫不逗留。因此，南宋雖然多次敗於對手，卻仍維持著領土的完整。
然而蒙哥汗繼位後，情況卻發生了巨大的改變。在對宋朝的攻勢中，蒙哥汗開始注意在南宋邊境建立屯駐基地，以此作為進一步征服宋朝的基地。隨後，蒙古大軍在長達數千裡的邊境，劃分出三個進攻方向，從西到東分別是巴蜀、荊襄以及兩淮，而蒙哥最重視的，莫過於巴蜀戰場。
巴蜀地區，位於長江上游，人口繁盛、物產豐富。憑藉上游之利，蒙古戰船便可順流直下，直取下游的荊襄以及臨安。因此，只要巴蜀陷落，南宋必亡無疑。
為了順利攻取巴蜀，蒙哥汗又異想天開，派自己的弟弟忽必烈開闢了第四戰場。1253年，忽必烈穿越千里無人區，在付出巨大代價後，滅亡了位於雲南的大理國，直接繞到了南宋的背後。隨後，蒙古大將兀良合從雲南出發，對四川發動了南北夾擊。可以說，南宋的四川已經處於危若累卵的境地。
1257年秋，蒙古大軍大舉入川，順利佔領了成都，西川全部淪陷。1258年，蒙哥汗親自率領徵蜀大軍到達漢中，兵鋒直指東川。而南宋所能依靠的屏障，只剩下重慶。重慶一旦喪失，全蜀皆將淪陷。
因此，南宋沿重慶府城沿嘉陵江及其支流涪江、渠江而上，拔地而起了眾多臨江的山城堡寨。釣魚城和另外主要分佈在川北、川東的9座山城，因在防衛上最為險要而得名“四川八柱”。
然而在數十萬蒙古軍的攻擊下，“四川8柱”丟失了“7柱”，僅剩釣魚城仍在苦苦支撐。只要釣魚城淪陷，重慶必然不保。
釣魚城始建於1243年，位於合州的釣魚山。按照設計，釣魚城絕不是一般的防禦山城，而是重慶的屏障和防守巴蜀的防禦要點。
那麼釣魚城到底特殊在哪呢？
首先，釣魚城位於嘉陵江、渠江、涪江交匯之要衝，正面控制著三江展開的扇形地區，背靠山脈，既可以組織南下的蒙古大軍長驅直入，也可以連線渠江，組成封鎖長江。
其次，從城池來說，此城面積2.5平方公里，坐落於州東10裡的釣魚山上，山勢陡峭、四周都是懸崖峭壁，東西南三面臨江，乃是易守難攻之地。
更加厲害的是，釣魚城內還有多座蓄水池以及平坦的耕地。利用這些水塘，宋軍既可以保證飲水，同時還可食用池中的魚鱉。與此同時，釣魚城守將王堅還充分利用城內的耕地，“春出屯田野，以耕以耘，秋則收糧運薪，以戰以守。”因此在蒙哥汗到來前，宋軍已然聚集了可供數年之食的糧草。
即使沒有糧草輸入，城中軍民也可在城中耕地、捕魚以自給自足。可以說，在冷兵器時代，釣魚城簡直就是一座不可攻破之城。
1259年，蒙哥汗的蒙古大軍已經席捲全川，各路大軍彙集於釣魚城下，兵力已達10萬人之多。而釣魚城的宋軍，不過2萬人。然而蒙哥汗很謹慎，為了攻克此城，蒙古軍從三個方面孤立釣魚城，切斷了釣魚城與下游的聯絡。
隨後，蒙哥汗便“合諸道兵圍合州”，同時還修建了許多攻城裝置，例如投石機等等。2月3日，蒙古軍正式攻城，他們兵分三路，從東、北、西三面對釣魚城發動了猛攻。
然而釣魚城地勢陡峭，攻城步兵走一步滑兩步，加之城上宋軍不斷對他們射出弩箭、扔出滾木礌石。因此，蒙古軍進攻了兩個月，連釣魚城的城牆都難以摸到。而蒙古人的攻城武器，在釣魚城天險面前，根本起不到任何作用，乃至於“炮矢不能及，梯衝不可接”。而宋軍的石彈以及弓箭，則可在高度的加持下，發揮更強的威力。
進入四月，連線下了20天大雷雨，蒙哥不得不下令攻城。4月22日，大雨停歇，蒙哥親自擂鼓，強攻護國門。承受巨大的死傷，蒙軍一度登上城頭，但最終還是被聞訊而來的宋朝援軍打退。
到了5月，蒙古軍還是屢攻不下，曾經堅韌不拔的蒙古戰士也對釣魚城產生了畏懼。反觀釣魚城軍民，他們群情激奮、萬眾一心，鬥志高昂。因為他們知道，自己是為了自由和家人而戰。一旦城池攻破，按照蒙古人的秉性，必然屠城。即使不死，家人也會成為奴隸。
因此，釣魚城守軍白天堅決抵抗，晚上就偷偷摸出城牆，對蒙軍的軍營發動突襲，甚至差點殺到了蒙哥本人面前。
就這樣，蒙軍計程車氣越來越低落，而釣魚城的天氣則越來越炎熱。眾所周知，重慶曾被稱為“火爐”，到了夏天，該地的天氣簡直就像蒸籠一樣。對於來自北方的蒙古人來說，在這裡打仗簡直就像在地獄裡受苦。而到了六月，蒙哥汗的鐵桿狗腿子——汪德臣又戰死了，而這一切，都嚴重挫傷了蒙古人的信心。
七月初，釣魚城遭遇了前所未有的熱浪，甚至連山上的草木都熱死了。而城下的蒙古軍，更是疫病流行、軍心渙散。光是霍亂，就奪走了許多蒙古兵的性命。而“懂王”蒙哥，則命士兵們飲酒治病，結果不僅沒有控制住瘟疫，還損傷了蒙軍的戰鬥力
為了顯示守軍的實力，王堅還利用投石機，向蒙古人投擲兩種特殊的炮彈——“各重30斤的鮮魚兩尾，已經蒸麵餅數百張”。在魚腹中，還藏了一封信：
“爾北兵可烹鮮魚食餅，再守十年，亦不可得也！”
簡單翻譯來就是，你們可以烹鮮魚，就著餅吃。我們再守十年，你們也攻不下來。對於守城來說，最大的問題在於後勤。再堅固的城池，也會因為糧食吃盡而陷落。而釣魚城內，卻能將麵餅當炮彈扔。在冷兵器時代，此城簡直是敵軍的噩夢。
既然釣魚城那麼難打，蒙哥為何不退兵呢？原來在其他戰場，蒙軍都高歌猛進，其中忽必烈在荊湖戰場屢戰屢勝。蒙古人最崇尚勇士，若蒙哥汗不能攻取巴蜀，其汗位恐怕都要岌岌可危了。因此，蒙哥汗只好頂著酷暑，繼續攻城。
在釣魚城西門，蒙哥汗修築了一座雲車，可以觀測城中動靜，偵測城中是否還有水。誰知，雲車剛剛建好，就被宋軍炮手盯上了。當蒙哥汗親自登上雲車，一位不知名的宋軍炮手立即發射一顆石彈，直接擊中一位偵察兵，將其打飛到百步之外。而蒙哥汗，也為“炮風所震”，並因此得了病。
回到帳中，蒙哥汗堅持他的土方子——喝酒治病。其結果自然是越治越病。最終，蒙哥病死於今天的重慶北溫泉。
蒙哥死後，蒙軍只留3000人監視釣魚城，其餘軍隊北返。據說蒙哥汗臨終時說：“此城攻破後，必定屠盡全城”。然而這樣的狠話，不過是蒙哥的無能狂怒。最終，釣魚城守住了，南宋又延長了20年國祚。
與此同時，旭烈兀的西征也在埃及停止，非洲和歐洲都免了一場滅頂之災。可以說，釣魚城之戰，改變了歷史的走向。
從1243年到1279年，釣魚城守衛了36年，牢牢地控制著三江，蒙古軍甚至不能前進一步。1276年，元軍繞過釣魚城，攻陷襄陽，最終逼迫臨安的南宋皇帝和太后就投降，釣魚城只剩一座孤城。而此城中，卻擠進了17萬山民。即使有耕地，也無法養活如此多的百姓。
1279年，南宋滅亡後仍堅守3年之久的釣魚城守軍，在得到不屠城的保證後，決定開城投降，而元軍將領也信守了承諾。然而即便如此，仍有32名宋軍將領拔劍自殺，用鮮血祭奠已然滅亡的國家。
釣魚城保衛戰，其意義是巨大的。蒙哥意外戰死釣魚城，引發了蒙古內部汗位的紛爭。而傾心漢法的忽必烈，則登上汗位，建立了中國式的元朝。忽必烈繼位後，改變了蒙古人統治東亞漢地的態度和政策，不再濫殺無辜。因此有學者認為，釣魚城之戰，為南宋軍民爭取到了時間，爭取到蒙古貴族的文明化。因此，忽必烈滅宋時，並未進行大規模殺戮。而這一切，都必須歸功於釣魚城英勇的守軍。