元军突破襄樊，宋廷朝野大为震惊，急忙调整部署，把战略防御重点退移至长江一线。

忽必烈强令征兵十万，增加攻宋兵力，决定乘胜直捣南宋腹地。命驻蜀元军进攻各要地，以阻宋军东援；命淮西行枢密院使合丹、刘整攻淮西，淮东都元帅博罗欢等攻淮东，牵制两淮宋军；以荆湖行省左丞相伯颜、平章政事阿术等率领主力，自襄阳顺汉水入长江，直趋临安；并告诫伯颜勿妄杀，以争取人心。

伯颜军至郢州（今钟祥），遭宋黄州武定诸军都统制张世杰顽强阻截，为减少损失，早日入江，伯颜令军舍郢城经黄家湾、藤湖（今湖北钟祥东、东南）迂回而进。

伯颜军进至沙洋堡，遣断事官杨仁风去招降，宋守将不肯与之对话，又遣一降将持黄榜和檄文，带上赵文义人头入城招降。宋守将王虎臣、王大用斩使焚黄榜，坚决不降。时宋裨将傅益带水军十七人乘船降元，继而又有七艘战船降元。王虎臣等将欲降而未及者全部处死。相恃至日暮，伯颜命新军万户忙兀台架设巨炮十二座，准备攻城。伯颜命参知政事吕文焕至城下招谕，又不应，遂命诸军发起强攻。知印百家奴立云梯于东角楼，登城力攻，夺其旗帜、弓矢、衣甲；新军万户忙兀台也竖云梯登城，焚其楼橹，拔羊角坝；易州等处管军总把巩信，率勇士五十人，纵火焚寨，宋军大乱。日暮，北风大起，伯颜命炮水手元帅张荣等人顺风发金汁炮，焚其庐舍，烟焰燎天，城中房舍几尽，沙洋被攻破。守将王虎臣、王大用等人被忙兀台俘获，其余全部被屠。

沙洋堡南五里为新城，由善于守城颇得人心的京湖制置帐前都统边居谊戍守。元军至新城。吕文焕以为小堡，可不攻而破，乃遣人招降。边居谊拒绝投降，率舟师拒战。伯颜命万户帖木儿、史弼列沙洋所斩人头于城下恫慑并缚王虎臣、王大用至城下喊话劝降，边居谊仍拒不出降。元军又射黄榜和檄文入城中，边居谊佯邀吕文焕面谈，次日，吕文焕驰至城下，宋伏弩乱发，吕文焕身中三箭坠马，几为宋军钩获，幸为元军挟救，仓皇奔还。宋守城总制黄顺越城出降，伯颜授其招讨使职，令至城下再次招降，边居谊誓以死守。黄顺乃呼城上守军，其部曲欲缒城出降，被边居谊截获斩杀。伯颜见招降不果，乃督军占据周围堡寨，全力攻城。宣令降者悉免，拒战者皆斩。边居谊仍不为其威胁所动，率军以火具、弓弩顽强抵抗，击退吕文焕军进攻。元军总管李庭攻破新城外堡，竖云梯，蚁附而上，边居谊以家资尽散将士，往来督战，拒战至傍晚，元军破侵汉楼，楼火延绵，毁及民居，边居谊度力不能支，乃还宅第，剑刎不死，赴火自焚。至此，新城将士浴血奋战四昼夜，终因寡不敌众，城堡陷落，边居谊及妻儿，守城三千将士全部阵亡。

伯颜军随后打到蔡店（今武汉汉阳西），进逼汉阳。宋廷命淮西安抚制置使夏贵率战船万艘，控扼长江要口；权知汉阳军王仪守汉阳；权知鄂州张晏然守鄂州；都统王达守阳逻堡（今武汉东）；京湖、四川宣抚使朱祀孙率游击军巡江策应。伯颜见宋军战舰密布，阻遏入江通道，遂采纳部将建议，拟过沦河（今府河）由沙芜口（今武汉汉口东北）入长江。因夏贵已在沙芜口布兵设防，伯颜便以部分兵力佯攻汉阳，声言取汉阳渡江，诱夏贵调水军往援。元军乘隙占领汉口，继派兵一部袭占沙芜口；并在汉口北凿开汉水堤坝，引战舰入沦河，转沙芜口入江，将全部兵力屯于江北岸。夏贵见势急率水军主力增援阳逻堡，试图阻止元军东下。伯颜督军进围阳逻堡，连攻三日未下，遂命右丞阿里海牙以一部兵力继续攻城，牵制宋军；暗遣平章阿术率骑兵三千，利用雪夜乘船溯江西上四十里，至青山矶（今武汉东北长江南岸）对岸停泊，拟从防御薄弱处乘虚渡江。次日晨，阿术遣前军强渡至中流，遭宋水军阻截，死伤三百余，遂亲率后军继至，击败宋都统程鹏飞所率水军，获船千余艘，立即架浮桥，保障大军渡江。伯颜闻讯，督军急攻阳逻堡。夏贵闻元军已渡江，率战舰三百艘东逃，余舰大溃。元军乘势拔阳逻堡，王达及守城将士大部战死。朱祀孙率部退回江陵（今属湖北荆沙），鄂州江防至此瓦解。元军包围鄂州，焚宋战舰三千艘，切断汉阳与鄂州联系，两城遂相继请降。伯颜留兵四万驻守鄂州，继率主力沿江东进。