元軍突破襄樊，宋廷朝野大為震驚，急忙調整部署，把戰略防禦重點退移至長江一線。
忽必烈強令征兵十萬，增加攻宋兵力，決定乘勝直搗南宋腹地。命駐蜀元軍進攻各要地，以阻宋軍東援；命淮西行樞密院使合丹、劉整攻淮西，淮東都元帥博羅歡等攻淮東，牽製兩淮宋軍；以荊湖行省左丞相伯顏、平章政事阿術等率領主力，自襄陽順漢水入長江，直趨臨安；並告誡伯顏勿妄殺，以爭取人心。
伯顏軍至郢州（今鍾祥），遭宋黃州武定諸軍都統製張世傑頑強阻截，為減少損失，早日入江，伯顏令軍舍郢城經黃家灣、藤湖（今湖北鍾祥東、東南）迂回而進。
伯顏軍進至沙洋堡，遣斷事官楊仁風去招降，宋守將不肯與之對話，又遣一降將持黃榜和檄文，帶上趙文義人頭入城招降。宋守將王虎臣、王大用斬使焚黃榜，堅決不降。時宋裨將傅益帶水軍十七人乘船降元，繼而又有七艘戰船降元。王虎臣等將欲降而未及者全部處死。相恃至日暮，伯顏命新軍萬戶忙兀台架設巨炮十二座，準備攻城。伯顏命參知政事呂文煥至城下招諭，又不應，遂命諸軍發起強攻。知印百家奴立雲梯於東角樓，登城力攻，奪其旗幟、弓矢、衣甲；新軍萬戶忙兀台也豎雲梯登城，焚其樓櫓，拔羊角壩；易州等處管軍總把鞏信，率勇士五十人，縱火焚寨，宋軍大亂。日暮，北風大起，伯顏命炮水手元帥張榮等人順風發金汁炮，焚其廬舍，煙焰燎天，城中房舍幾盡，沙洋被攻破。守將王虎臣、王大用等人被忙兀台俘獲，其餘全部被屠。
沙洋堡南五裏為新城，由善於守城頗得人心的京湖製置帳前都統邊居誼戍守。元軍至新城。呂文煥以為小堡，可不攻而破，乃遣人招降。邊居誼拒絕投降，率舟師拒戰。伯顏命萬戶帖木兒、史弼列沙洋所斬人頭於城下恫懾並縛王虎臣、王大用至城下喊話勸降，邊居誼仍拒不出降。元軍又射黃榜和檄文入城中，邊居誼佯邀呂文煥麵談，次日，呂文煥馳至城下，宋伏弩亂發，呂文煥身中三箭墜馬，幾為宋軍鉤獲，幸為元軍挾救，倉皇奔還。宋守城總製黃順越城出降，伯顏授其招討使職，令至城下再次招降，邊居誼誓以死守。黃順乃呼城上守軍，其部曲欲縋城出降，被邊居誼截獲斬殺。伯顏見招降不果，乃督軍占據周圍堡寨，全力攻城。宣令降者悉免，拒戰者皆斬。邊居誼仍不為其威脅所動，率軍以火具、弓弩頑強抵抗，擊退呂文煥軍進攻。元軍總管李庭攻破新城外堡，豎雲梯，蟻附而上，邊居誼以家資盡散將士，往來督戰，拒戰至傍晚，元軍破侵漢樓，樓火延綿，毀及民居，邊居誼度力不能支，乃還宅第，劍刎不死，赴火自焚。至此，新城將士浴血奮戰四晝夜，終因寡不敵眾，城堡陷落，邊居誼及妻兒，守城三千將士全部陣亡。
伯顏軍隨後打到蔡店（今武漢漢陽西），進逼漢陽。宋廷命淮西安撫製置使夏貴率戰船萬艘，控扼長江要口；權知漢陽軍王儀守漢陽；權知鄂州張晏然守鄂州；都統王達守陽邏堡（今武漢東）；京湖、四川宣撫使朱祀孫率遊擊軍巡江策應。伯顏見宋軍戰艦密布，阻遏入江通道，遂采納部將建議，擬過淪河（今府河）由沙蕪口（今武漢漢口東北）入長江。因夏貴已在沙蕪口布兵設防，伯顏便以部分兵力佯攻漢陽，聲言取漢陽渡江，誘夏貴調水軍往援。元軍乘隙占領漢口，繼派兵一部襲占沙蕪口；並在漢口北鑿開漢水堤壩，引戰艦入淪河，轉沙蕪口入江，將全部兵力屯於江北岸。夏貴見勢急率水軍主力增援陽邏堡，試圖阻止元軍東下。伯顏督軍進圍陽邏堡，連攻三日未下，遂命右丞阿裏海牙以一部兵力繼續攻城，牽製宋軍；暗遣平章阿術率騎兵三千，利用雪夜乘船溯江西上四十裏，至青山磯（今武漢東北長江南岸）對岸停泊，擬從防禦薄弱處乘虛渡江。次日晨，阿術遣前軍強渡至中流，遭宋水軍阻截，死傷三百餘，遂親率後軍繼至，擊敗宋都統程鵬飛所率水軍，獲船千餘艘，立即架浮橋，保障大軍渡江。伯顏聞訊，督軍急攻陽邏堡。夏貴聞元軍已渡江，率戰艦三百艘東逃，餘艦大潰。元軍乘勢拔陽邏堡，王達及守城將士大部戰死。朱祀孫率部退回江陵（今屬湖北荊沙），鄂州江防至此瓦解。元軍包圍鄂州，焚宋戰艦三千艘，切斷漢陽與鄂州聯係，兩城遂相繼請降。伯顏留兵四萬駐守鄂州，繼率主力沿江東進。