1258年七月，蒙哥汗率领蒙古大军，从六盘山(今宁夏境)兵分三路向四川推进。大军很快攻取了川西、川北的大部分地区，抵达武胜山(今武胜县城附近)，准备攻占合州钓鱼台。
蒙哥派人前往招降，遭到南宋将领王坚的严词拒绝并杀死使者。蒙哥汗决心以武力踏平钓鱼城。钓鱼台地理位置优越，易守难攻，城内物资充足。1259年二月，蒙哥自恃兵力雄厚，不采纳术速忽里的避开坚城的建议，决心攻取钓鱼城。蒙古大军进驻石子山，蒙古亲自督军攻城。他派诸王末哥攻打礼义山城(今渠江东北，俗称三教寺寨)，曳剌秃鲁雄攻打平梁山城(今四川巴中西)，同时命南宋降将杨大渊率领大军突袭合州旧城，截断钓鱼城与诸外城之间的联系。同时，命纽璘从成都赶赴涪州蔺市(今四川涪陵西)建造浮桥，截断南宋援军。为阻止重庆宋军北上救援，他又派人在铜罗峡据险驻守
。从二月到五月，蒙古大军先后攻打钓鱼城的一字城，镇西、东新、奇胜、护国等城门及外城，都被宋军所击退。
钓鱼城久攻不下，术速忽里又建议坚城久攻不下对蒙军不利，不如只留下少量军队围困钓鱼城，主力沿长江东下，水陆并进与忽必烈等率领的大军会合，一举消灭南宋朝廷。
术速忽里的主张遭到骄横的蒙军将领的反对，他们坚持攻打钓鱼城。蒙哥汗也没有采纳他的建议，决心继续攻打城池。
蒙军大举入川，南宋虽然采取了救援行动，但救援钓鱼城的宋军却被蒙军所阻拦，始终没能抵达钓鱼城。尽管如此，被围困数月之久的钓鱼城依旧物资充足，将士们也斗志高昂。相形之下，蒙军的状况却很糟。金军士兵水土不服，加之天气酷热难耐、疾病横行，士气低落。
六月初，四川副使吕文德率领上万艘战船，溯江而上，与蒙军激战后进入重庆。后来他又率领一千多艘战船沿嘉陵江北上支援合州，但不幸被蒙古将领史天泽击败退回重庆。天气炎热加上瘟疫流行，蒙军的战斗力被大大削弱。王坚多次趁机夜袭蒙古营寨，骚扰蒙军。蒙军加紧攻城，仍不能攻破，蒙军前锋元帅汪德臣在夜袭中被击伤死去。蒙哥汗十分震怒，命士兵在东新门外建造楼台，窥探成内虚实。
七月二十一日，蒙哥汗亲自指挥攻城被飞石击伤，于二十七日死于军中。蒙哥去世后，蒙古贵族为了争夺汗位发生火并，身在湖北前线的忽必烈也匆匆北还，争夺汗位。
蒙古大军是怎样围攻钓鱼城的?
蒙哥率领大军入川，同时派遣诸王及将领阻断援军。1259年二月七日，蒙军攻打钓鱼城一字城墙。九日，蒙军又对钓鱼城镇西门发动猛攻，但没有攻克。
这一天，蒙古东道军史天泽也率领部下参与到攻打钓鱼城的战斗中。三月，蒙军连续攻打钓鱼城城东的东新门、奇胜门、镇西门、小堡等各处，但都在守城的南宋军民的顽强抗击下，宣告失败。四月三日起连续降雨20天之久。
二十二日初晴，蒙军偷袭护国门未能得逞。第二天深夜，终于攻破城北出奇门至嘉陵江一侧的一字城，但被钓鱼台守将王坚率众奋力夺回。宋理宗得知后，下诏嘉奖合州军民。
钓鱼城之战中双方士兵的状况有什么不同?
驻守钓鱼城的宋军，因为城内物资充足，士气依然高涨。一天，宋军守军把两尾重达15公斤的鲜鱼以及上百张蒸面饼抛给城外蒙军，并送信给蒙军，声称即使是在围困钓鱼城10年，蒙军也没有办法攻下钓鱼城。
相比之下，在城外的蒙军情况就糟糕很多。蒙军长时间屯兵城下，当时又正值酷暑季节，蒙古士兵本来就畏惧酷热潮湿，加之水土不服，致使军中暑热、疟疠、霍乱等疾病肆虐，情况十分严重。
大开眼界
这一战是我国战事史上著名的防御战，钓鱼城军民凭借地形优势，坚守城池，顽强抗击，成功击败了蒙古铁骑的围攻。钓鱼城的防御体系作为山城防御的代表，对当时和后世的防御战都有着很大影响。