九十月间，宋殿前副都指挥使范文虎领兵船2000艘援襄。阿术、刘整等率军迎战于灌子滩，俘杀千余人，夺战舰30艘，追至云胜洲，大败宋军，范文虎乘轻舟逃遁。
八年四月，范文虎率军带大批钱粮再次援襄，与蒙古军战于湍滩（今湖北宜城东南），又被击败。六月，范文虎率舟师10万、战舰千余艘，第三次援襄，进至鹿门。
时汉水暴涨，阿术率诸将迎击，夹汉水东西列阵，先命失里伯、张禧所属水军由正面出战。张禧于黑夜先以轻舟投入战斗，探知水之深浅，后分水军为四翼进击，追至浅水处，夺战舰近百艘，宋军败退。
蒙古水军万户解汝楫等乘势邀击，俘宋军总管朱日新、郑皋，大败宋军。
七月，襄阳守将来兴国率军攻百丈山，被蒙古军击败，死伤2000余人，突围再次失败。蒙古军继又筑岘首山、虎头山一字城，使诸堡相联。
至此，襄、樊日危，连连告急。
十一月，蒙古改国号大元。
九年三月，阿术、刘整等率军对樊城发起猛攻，破其外城，斩杀宋军2000人，俘将领16人，迫使宋军退至内城坚守。蒙古军增筑重围，进一步缩小包围圈，时襄阳城内盐、薪、布帛奇缺，军心浮动。
宋京湖制置大使李庭芝在调遣不动范文虎所部的情况下，派人到襄、樊西北清泥河上游均州（今湖北丹江口西北）境内，造轻舟百艘，募勇士3000，由民兵部将张顺、张贵率领，乘五月汉水涨，载盐、布等物资援襄。二张先将船只秘密集中，隐蔽于白河口。
二十四日深夜，结阵起碇进发，鼓勇乘锐，与元军展开激战，张顺战死，张贵率部突入襄阳，给久困城中的宋军以极大鼓舞。九月，张贵潜出襄阳，率军接应来援的宋军。
因机密泄露和范文虎怯战失约，使张贵军在龙尾洲遭到元军截击，陷入重围，奋战不敌，全军覆没，张贵被擒后遇害。此后，两城外援断绝，仅靠汉水上的浮桥互相联系。
十年正月，元军从东北、西南两个方向分五路对樊城发起总攻。
在西南面，刘整、阿术命熟悉水性的士兵潜入水中，断木沉索，烧毁襄、樊之间浮桥，切断两城联系。
接着，兵分多路，并配以威力大、射程远的回回炮，水陆夹攻樊城。刘整督战舰径趋城下，万户忙兀台竖云梯登柜子城；
参知政事阿里海牙挥军焚城栅，用回回炮摧毁角楼，打开缺口，攻入城内；
在东北面，管军总管史弼等人实行强攻，昼夜鏖战，终破城而入。
宋守将侍卫马军司统制牛富率勇士坚持巷战。但因寡不敌众，死伤惨重，牛富身负重伤，投火殉职。樊城陷落，襄阳如齿失唇。
元军在加紧围攻的同时，屡次喊话招降，且炮轰城楼。二月，主将吕文焕见突围无望，又慑于元军压力，终以城降。荆湖都统范天顺不屈，自缢而死。
此战，是元灭南宋的关键一战。元军部署周密，指挥得当，加强水军，注重水陆配合，终于攻占襄、樊，突破南宋战略防御体系，从而为长驱直入南宋腹地打开通道。