沉寂三年後，蒙古兵團再度按下戰爭的按鈕。蒙古兵團先克山西，1231年二月，攻陷鳳翔。窩闊台命拖雷率兵四萬，穿過南宋領土，逼向金國鄧州（今河南鄧州）。鄧州守軍有十萬人，而且拚死抵抗，拖雷無法攻克，領兵北上，掃蕩鄧州和開封之間的諸小城。窩闊台派遣多名戰將率兵一萬，渡過黃河直奔開封，他本人則隨後跟上。鄧州十萬人擔心開封有失，倉促北上，由於沿途各城鎮都被蒙古人佔領，所以補給異常艱難，又被神出鬼沒的蒙古兵團四處襲擊，疲憊不堪。
1232年正月十六，這支金兵團抵達鈞州（今河南禹縣），即將入城休息。拖雷在鈞州城外的三峰山設下埋伏，用誘敵之計將金兵團引誘到埋伏圈中，全部殲滅。金國精銳喪失，滅亡已指日可待。
窩闊台抵達開封城下，緊緊圍困，金國求和，窩闊台同意。但不久，金國又反目，殺了蒙古的使者，速不台再圍開封。1233年春，開封城被圍缺糧，金政府放棄開封，跑到歸德（今河南商丘）。蒙古兵團跟蹤而至，圍攻歸德。1233年四月，速不台攻陷開封城，盡誅完顏宗室，血流漂杵。1233年六月，金國皇帝從歸德逃亡蔡州（今河南汝南），蒙古兵團如冤魂一樣緊跟不舍。1234年正月，金國皇帝完顏守緒在蔡州城絕望地上吊，蔡州城很快陷落，風光了一個多世紀的金國滅亡。
窩闊台滅金，完全是按照成吉思汗遺囑的方略。滅金之後，1235年，窩闊台在庫倫—烏里雅蘇台附近建都和林，這就是大蒙古國的首都。和林是個簡陋的都城，馬可·波羅說，它只有兩條大街，皇宮和平民居住的地方沒有多大差別。所以如此簡陋，可能是因為窩闊台沒有時間構建自己豪華的住所，因為還有很多仗要打。
滅金之後，窩闊台同時開闢兩個戰場：西征和滅南宋。
先來看西征，1236年春，朮赤之子拔都率兵西征，這是大蒙古國第二次西征，目標是掃平欽察殘餘的叛亂。拔都兵團先到伏爾加河東方集中，然後征服了不里阿耳，再揮師南下，掃蕩卡馬河—裏海之間的欽察殘餘。欽察人已是驚弓之鳥，一見拔都兵團，立即潰逃。拔都追到裏海海岸，徹底消滅了最後一波欽察人，此次戰爭用時一年。
1237年十二月，拔都突然兵鋒指向俄羅斯。他的兵團迅速渡過伏爾加河，進攻俄羅斯，先攻破也列贊城（今俄羅斯梁贊）、科羅木納（今俄羅斯科洛姆納）。1238年二月，拔都兵團進圍俄羅斯都城弗拉基米爾，俄羅斯大公棄城而走，城破後，拔都兵團屠城三日。之後，拔都兵團分兵略地，四鄰的重要城鎮都被一一拿下。1239年春，拔都兵團進至打耳班附近，打通了高加索的南北交通線，使波斯—欽察連成一氣。1240年，拔都兵團渡過頓河，向南俄進攻。十一月，渡過第聶伯河，十二月初六，拔都兵團攻下基輔，把這座名城徹底摧毀。摧毀基輔後，拔都兵團繼續前進，攻佔了俄羅斯南部諸城，還一度派兵進入波蘭境內，大肆搶掠。
徹底掃蕩南俄後，拔都兵團又把矛鋒對準了匈牙利。攻勢從1241年春開始，1241年秋結束，匈牙利全線潰敗，國王出逃，整個歐洲如驚弓之鳥，夜不能寐。
1241年十一月，窩闊台去世，皇后乃馬真暫主持政局。1242年三月，西征大軍班師，大蒙古國的第二次西徵結束。拔都留鎮欽察，建立欽察汗國，統治俄羅斯二百餘年。
1246年，忽里台大會召開，窩闊台的兒子貴由被推舉為大蒙古可汗，貴由在位三年去世，皇后海迷失主持朝政三年，拖雷長子蒙哥被推舉為大蒙古可汗。由此，大蒙古國大統的繼承，從窩闊台位下轉入拖雷位下。
1253年，蒙哥命令皇弟旭烈兀西征報達城。在此之前，札蘭丁和報達的哈里發勾結，在已被蒙古平定的波斯境內大肆進行反攻。旭烈兀這次西征，目的是徹底平定波斯動亂和伊斯蘭聖地報達，重新塑造伊斯蘭世界。1258年二月，旭烈兀兵團攻陷報達，西亞伊斯蘭世界全部歸入大蒙古國。其後，旭烈兀兵團又進攻敘利亞，對埃及發動進攻。1260年，面對埃及的頑強抵抗，旭烈兀停止了長達七年的遠征，1265年，旭烈兀在九年前建立的伊爾汗國東至今印度河下游，北至鹹海—裏海—高加索—黑海之線，南臨波斯灣與阿拉伯，西至地中海。疆域之大，實力之強，使歐洲噤若寒蟬。
蒙哥在位九年去世，其弟忽必烈在1260年繼任大汗，他不但稱汗，而且仿效漢人模式，十一年後又稱帝，定都北京，這就是元帝國。忽必烈具有雙重身份，不但是大蒙古國的大汗，還是中國的皇帝。
至此，大蒙古國的一個帝國（元帝國）和四個汗國（窩闊台汗國、察合台汗國、欽察汗國、伊爾汗國）全部到齊。
忽必烈稱帝後最迫在眉睫的事就是結束長期以來的對宋戰爭，滅掉南宋。此事要從頭說起，我們還記得1231年，拖雷兵團穿越南宋領土直奔金國鄧州的事。其實，當時蒙古兵團是按照成吉思汗的遺囑向南宋借道，可成吉思汗沒有料到，南宋居然不借道，而且還把前來談判的蒙古使者殺了。
拖雷暴跳如雷，道也不借了，命令蒙古兵團強取。遠征軍司令拖雷在大散關（今陝西省寶雞市西南）輕易地撕開了一道口子順利進入南宋，拖雷兵團在南宋境內如入無人之境，狂風掃落葉般蕩平了南宋數十州，然後又順利地離開南宋境，進入金國境內，猛攻鄧州。
1233年春，蒙古人攻陷開封。金國最後一位皇帝完顏守緒跑到蔡州，窩闊台和南宋簽訂軍事同盟，蒙古帝國要求南宋供應蒙古軍隊糧草，並且出兵，雙方共同攻陷蔡州，事成之後，兩國以淮河為界。
1234年，金國滅亡。蒙古人正在專心致志地打掃戰場，南宋突然集結二十萬大軍向三京（東京開封、西京洛陽、南京商丘）里的蒙古人發動攻擊。注意，這三處都在淮河以北黃河以南，按宋蒙當初的約定，淮河以北的地方都是蒙古人的，跟你南宋一毛錢關係都沒有。也就是說，這是赤裸裸的叛盟和侵略。
進展非常順利，1234年陰曆八月，南宋軍隊光復三京，京城臨安（今浙江杭州）方面還未來得及擺慶功宴，蒙古人已發動反攻，南宋二十萬軍隊幾乎同時在三京崩潰，潰退到淮河南岸後，足足損失了一半士兵。
南宋這次突然叛盟激怒了蒙古人，而那不堪一擊的戰鬥力又使蒙古人向其發出滅亡通知書。從1235年開始，蒙古帝國的一部分兵團沿著南宋邊境，持續不斷地發動攻擊，讓南宋吃不香睡不著。
1253年，蒙古帝國劍走偏鋒，繞過南宋，深入萬山叢中的雲南地區，滅掉大理王國，隨後又使安南王國臣服。1258年，蒙古帝國分三路進攻南宋。1259年，其中一路的忽必烈強渡長江，抵達鄂州（今湖北武漢）城下，百道攻城，鄂州城馬上就要陷落，突然合州戰場傳來大汗蒙哥去世的消息。忽必烈大吃一驚的嘴還未來得及合上，又傳來消息說，他的兄弟阿里不哥正在蒙古本部舉行大汗上任典禮。
忽必烈認為自己比阿里不哥更有資本擔任大汗，於是放掉鄂州，掉轉馬頭回蒙古帝國本部和兄弟「相煎」去了。經過四年血流成河的內戰，1264年，忽必烈以壓倒性的優勢勝出。1269年，忽必烈對南宋全面宣戰。1274年，蒙古遠征軍司令伯顏攻陷鄂州，順長江東下，陷安慶，在蕪湖江面擊潰了南宋軍隊的最後一道防線。現在，蒙古軍隊可以大搖大擺地去臨安了。南宋急忙求和，伯顏按忽必烈的指示同意了。忽必烈的本意沒打算滅南宋，而是希望南宋和安南一樣，做元帝國的衛星國。
但是，南宋自己送死。伯顏派去杭州的談判使者在半路上突然被一名南宋愛國將領處決，伯顏聽到這個消息，氣得馬上變成了一個炮仗。南宋中央政府慌忙派人去向伯顏賠罪，並且發誓要嚴懲兇手。伯顏壓制自己不要爆炸，第二次派出使者。想不到南宋的愛國人士太多了，第二個使者走到半路時，又被殺掉。
伯顏氣得哇哇怪叫，命令軍隊進攻臨安，在強大的蒙古兵團面前，柔弱的臨安沒有別的出路，只能陷落。南宋中央高層對伯顏的暴怒很不理解，認為伯顏沒有誠意，如果真有誠意，死掉兩個使者，還可以再派嘛。
他們不明白的是，是他們親手製造了伯顏這個炮仗，你制了個炮仗，還點了兩把火，卻不想讓它爆，這對炮仗太不公平了。
1279年，南宋軟弱無力的流亡政府在崖山被蒙古兵團徹底摧毀，南宋正式滅亡。
從1234年宋蒙交火到1279年南宋流亡政府滅亡，前後歷經35年。在這35年時間中，大蒙古國被兩次西征分散了兵力，直到忽必烈稱汗後，才真正把所有兵力用在了宋蒙戰場。
南宋的滅亡，標誌著元帝國統一中國。大半個世界被蒙古人重新塑造了一遍，但瘋魔一樣的征伐狂仍未消失。
早在1274年，忽必烈就向日本派過使者，要他們稱臣納貢。日本人沒有理他，於是這