为了尽快将襄樊收于囊中，元军于公元1272年秋季开始实行分割围攻的战略。元将阿里海牙提出：“樊城对于襄阳来说，就像嘴唇对于牙齿的意义一样。所谓唇亡齿寒，先攻下樊城，届时襄阳就不足为惧了。”为了切断襄阳的救援，元军大力进攻樊城。公元1273年初，元军分别自东北、西南两个方向进军樊城，忽必烈还派了回回炮匠来到前线搭建炮台攻城。此外，元军一举烧毁襄樊之间的浮桥，如此一来，樊城彻底被孤立了。紧接着，刘整带战舰来到樊城之下，以回回炮轰击樊城西南角，并成功入城。当地守将牛富带兵巷战，但是最终还是因为敌众我寡失败了。牛富投火殉国，其偏将也选择了自焚而亡。自此，樊城彻底失陷。