元蒙哥三年(1253)，忽必烈受命率师远征大理。他从六盘山出发，假道吐蕃，从忒剌(今四川松藩)分三路前进，过雪山，渡金沙江，沿路攻城略地。当年冬，到达大理境内。大理相国高祥屯兵大理城固守。
十二月，在三路远征军的包围进攻下，大理城破，国王段兴智奔善阐(今昆明市)，高祥逃至统矢逻(今云南姚安)被追杀。忽必烈迅即指挥蒙古军四出略地，占领了除善阐以外的大理国土。
1254年春，忽必烈班师北返，留下兀良合台率军戍守大理，并继续征服尚未归附的部落。同年秋，兀良合台攻占善阐，俘获大理国王段兴智。建国300余年的大理国至此灭亡。