元至元十三年正月的皋亭山连营绵延数十里，大元丞相伯颜身着戎装立马阵前，三路元军历经数月转战终于在南宋都城临安北郊完成会师。自襄阳破城之后，伯颜受命统领二十万水陆大军沿长江顺流而下，以“分进合击、战抚兼施”为方略，破安庆、下建康、血战常州，彻底扫清临安外围所有防线，最终兵不血刃进入临安城，接受南宋朝廷献玺出降，为忽必烈的大一统事业画上了决定性的一笔，也让存续一百五十余年的南宋王朝正式走向终结。
受命南征，定三路取临安方略
至元十二年，元军攻破襄阳之后，忽必烈决意乘胜直捣南宋核心，他特意把沉稳多谋的伯颜从鄂州前线召回，任命他为灭宋大军的最高统帅，授予他节制所有南下兵马的全权。临行之前忽必烈特意叮嘱伯颜，要以最小的代价平定江南，不要像以往的征伐那样滥杀无辜，尽可能保全江南的民生与城郭。
伯颜率军从襄阳出发，顺着汉水进入长江，首战就攻破了南宋长江防线的重镇阳逻堡，数十万南宋长江水军一战覆灭。他率军进驻建康之后，没有急于直接进攻临安，而是在镇江召开全军军事会议，结合临安的地理防御特点，定下了“三路合围、会师临安”的核心作战计划：右路军由阿剌罕率领，以步骑为主从建康出发，经溧阳、广德直扑独松关，切断南宋君臣西逃的陆路通道；左路军由董文炳率领，以水军为主从长江口入海，沿着海岸线南下控制澉浦，封锁钱塘江口断绝南宋从海路南逃的路径；伯颜亲自率领中路水陆主力，经常州、平江正面推进，从正北方向直逼临安，节制三路大军同步推进。
这套部署彻底堵死了南宋朝廷所有的逃亡退路，让临安从一开始就陷入了被全面合围的死局，南宋方面根本没有任何机会组织起有效的纵深防御。
血战常州，破临安最后东北屏障
常州是临安东北方向最重要的军事屏障，一旦常州失守，元军的骑兵从平江出发，几天之内就能直接杀到临安城下。南宋朝廷也深知常州的重要性，派出知州姚訔、通判陈炤率领全城军民死守，把常州的城墙加固到了三层，囤积了足够支撑数年的粮草，打算把常州变成拖垮元军的钉子。
伯颜率领中路军进抵常州城下之后，先是派出使者招降，被常州军民断然拒绝。南宋朝廷先后派出张全率领的淮东援军、文天祥派出的尹玉率领的江西义军，总计近万人赶来常州解围，却全部被伯颜提前布置的伏兵在五牧一带击溃，尹玉、麻士龙等南宋将领力战战死，常州彻底变成了一座没有任何外援的孤城。
伯颜下令元军在城南筑起高台，把巨型回回炮架在高台上，昼夜不停向常州城内猛轰，同时派出士兵架起云梯、绳桥不分昼夜轮番攻城。南宋军民在孤立无援的情况下，和元军血战了整整两个月，最终城破，姚訔、陈炤等守城官员全部战死，全城军民几乎全部殉国。攻破常州之后，无锡、平江等地的南宋守将望风而降，临安的东北门户彻底洞开。
与此同时，左右两路元军也同步推进：右路军阿剌罕攻破独松关，斩杀守将张濡，把南宋西逃的陆路通道彻底封死；左路军董文炳的水军沿海岸线拿下澉浦，完全控制了钱塘江口，南宋君臣从海上逃亡福建的最后一条路径也被彻底切断。到至元十二年年底，元军三路大军已经从北、西、东三个方向，把临安城团团围住。
皋亭受降，入临安完成江淮一统
至元十三年正月十八日，伯颜率领三路元军全部抵达临安城北的皋亭山，大营连绵数十里，旌旗遮天蔽日。此时的南宋朝堂已经彻底失去了抵抗的意志，文天祥、张世杰等主战派官员请求带着残余兵力护送皇帝、太后出海逃亡，继续在南方坚持抵抗，却被主和的朝臣否决。太皇太后谢道清认为临安城中守军不足，各地勤王援军早已被元军阻隔在外，根本没有任何胜算，最终决定向元军献城投降。
第二天，谢道清派出南宋的右丞相，带着传国玉玺和降表前往皋亭山的元军大营，向伯颜请降。伯颜接受了南宋的投降，下令元军不得擅自进入临安城，严禁士兵在城中劫掠，同时派出使者进入临安，封存南宋的府库、图书典籍和所有宫廷礼器，维持城中的正常秩序。
二月初五，宋恭帝率领文武百官正式向元朝投降，伯颜按照忽必烈的旨意，没有改变临安城中百姓的生活秩序，没有滥杀一人，也没有破坏城中的建筑与民生。之后他把南宋的幼帝、太后和宗室核心成员，安全押解北上前往大都，向忽必烈献捷。
伯颜这次统帅大军南下，从襄阳出发到进入临安，前后只用了不到两年时间，几乎以最小的代价完成了攻取南宋都城的战略目标。他没有像很多蒙古将领那样在江南大肆屠戮，最大限度保全了江南的经济与文化，让元朝的大一统进程少了很多不必要的战火破坏，也让临安这座千年古城在王朝更迭的战火中完整保存了下来。