阔端率军继续南下，一路攻城夺隘。宋军在巴蜀的军队不多，难以抵御蒙军，经过半年多激战，蒙军占领了巴蜀大部分地区，攻占了成都，蒙军的西路军取得了胜利。
窝阔台在昔日灭金战争中，实行了大迂回战术，十分有效，这次伐宋，仍然采取大迂回的办法，想占领巴蜀以后，绕到宋军的背后，因而西路军兵力最强。可是，巴蜀山高路险，根本绕不过去。所以，蒙军占领巴蜀，并没有多大的战略意义，对南宋整个防御体系影响不大。
阔端也意识到了这一点，所以，他占领成都不久，就主动放弃，从原路撤回了陕西。蒙军撤退之前，把成都洗劫一空。此后几年，蒙军巴蜀地区几进几退，主要以抢掠财物为主。后来，阔端又奉命去攻打吐蕃。
在阔端攻击巴蜀的同时，阔出率东路军攻击江淮和荆襄地区。阔出是阔端同父异母的弟弟，时年也是三十岁，同样是久经沙场。窝阔台本人没有亲征，而是派两个儿子去征伐南宋。蒙军的西路军获得胜利，攻占了巴蜀，而东路军就没有那么幸运了。
江淮和荆襄地区是南宋的防御重点，兵力较多，领兵统帅是南宋名将孟珙，再加上这一地区水网交织，不利于骑兵纵横。所以，蒙军屡吃败仗，著名的有真州之战、庐州之战和荆襄之战。
公元1236年年底，蒙军攻打真州。真州守将叫丘岳，智勇双全，善于用兵。丘岳得知蒙军来犯，在城外路上连设三道伏兵，杀伤了大量敌人。丘岳对守城早就做好了部署，蒙军久攻不下。趁着蒙军疲劳之际，丘岳派兵夜袭敌营，获得大捷。蒙军始终未能攻下真州，只好撤围走了。宋军获得真州保卫战的胜利。
蒙军在真州城下碰了壁，又去攻打庐州，不料失败得更惨。庐州守将杜杲有勇有谋，他早就做好了充分准备，在城墙上架设了三百门大炮。蒙军骑兵一到，百炮齐轰，震天动地，蒙军人仰马翻，乱成一团。杜杲在城中准备好了突击队，乘势杀出，蒙军一败涂地。庐州之战以蒙军惨败而告终。
当然，宋军将领中也有一些贪生怕死之辈，有的听说蒙古大军来犯，吓得弃城逃跑；有的见蒙军到来，不敢迎战，献城投降。这样，蒙军在荆襄地区也陆续占领了一些城池。
宋军战果最大的，是荆襄之战。公元1239年，南宋统帅孟珙做好了一系列准备，果断发动了荆襄战役。宋军集结重兵，连续收复被蒙军占领的襄阳、樊城、信阳、郢州等地，打得蒙军丢盔卸甲，狼狈不堪。
阔出率东路军在江淮荆襄一带鏖战数年，没有多大成果，连长江边都没有到达，反而是损兵折将，连主帅阔出也死于军中。
公元1241年，窝阔台病死，蒙古大军便无功而返了。
窝阔台伐宋失败，除了南宋军民顽强抵抗之外，也与他犯了战略性错误有直接关系。窝阔台把蒙军主力放在战略意义不大的巴蜀地区，东线作战又战线过长，兵力分散，没有主攻方向，因而未得寸功，第一次伐宋以失败而告终。
窝阔台胃口很大，他在攻击南宋的同时，也去攻打吐蕃，就是现在的西藏。蒙军在南宋面前碰了壁，却顺利征服了吐蕃，将西藏首次纳入了中国版图，这是窝阔台的一大功绩。