至元十二年（南宋德祐元年，1275年）十一月初九，伯顏一聲令下，元軍兵分三路，自建康、江陰、鎮江出師，直趨臨安。
進抵臨安前，元軍連續打了兩場硬仗。
一場是在常州。伯顏三月入建康之初，宋常州守將便獻城降元，兩個月後宋將劉師勇率軍裡應外合，收復常州。十餘天后，元軍來攻，掀開了長達半年之久的常州保衛戰之帷幕。十一月十六日，伯顏來到久攻不下的常州，親督帳前親軍攻城，至十八日，伯顏親軍率先登城，豎伯顏之紅旗於城頭，元軍將士氣大振：「丞相登矣！」
常州遂城破，除了單騎破包圍而出的劉師勇，守城軍士幾乎全部戰死，無一投降，其中還包括500名僧兵。一位藏在死屍下的婦人，看見有六名宋軍背靠背相互倚靠，殺傷元軍近百人後方力竭戰死。伯顏惱羞成怒，違背了他對忽必烈的「不嗜殺」諾言下令屠城，據說全城只有藏於橋下的七人倖免於難。
另一場是在潭州（今湖南長沙）。潭州保衛戰從九月底一直打到十二月底，潭州守將李芾以區區數千老弱殘兵，親冒矢石，「人猶飲血乘城殊死戰」，死傷枕藉，整整擋住了元軍三個月。
《宋史·李芾傳》記載除夕當夜，元軍破城，李芾見事不可為，召全家十九人齊聚熊湘閣上，又命人積薪於樓下，吩咐部下沈忠說：「我已力竭，當死於今日，我全家也不能忍受被俘之辱，你把他們都殺了，再來殺我。」沈忠伏地叩頭推辭，李芾嚴命他照辦，沈忠只得慟哭應允，取酒給李芾全家暢飲，待喝醉後一一殺死，李芾也引頸受刃。隨後沈忠縱火燒閣，回家亦殺死妻兒，再至李芾殉國處大哭一場，自刎身亡。潭州民眾聽聞後，也紛紛效仿舉家自盡，「城無虛井，縊林木者累累相比」。
臨安西北面本有一險要關隘喚作獨松關，也就是廉希賢蒙古使團被守將張濡誤殺之處。張濡出身顯貴，為清河郡王、南宋中興四將之一的張俊四世孫。十一月二十二日，張濡見元軍叩關，竟不顧勸阻，強行帶兵出關迎敵，不多時便全軍潰散，張濡突圍而走，為追兵所擒。張濡勇則勇矣，但無論是殺使還是出關野戰，都可見此人是自不量力之輩。
常州與獨松關一失，臨安再次上演了百官競相宵遁之熱潮，甚至連禮部尚書王應麟與左丞相留夢炎也乘夜逃跑，太皇太后兩次召還，他們都置若罔聞。
德祐元年（元至元十二年，1275年）十二月，元軍即將兵臨城下，宋廷此時出現了兩派勢同水火的言論。
一派是以張世傑與文天祥為代表的主戰派。此時臨安城守軍再加各地而來的勤王軍，總計有十餘萬人，文、張二人就此提出了背城決戰計劃：「今兩淮堅壁不降，閩、廣尚全域在手，王師與北軍血戰，萬一得捷，則傾兩淮之兵以截斷其後路，則國事尚有可為。」
以此時的元宋實力對比來看，這個計劃自然沒有多少成功的可能性，但所謂末世的勇氣，本多是知其不可為而為之。
主和派的代表是陳宜中，背後可能還有缺乏「君王死社稷」覺悟的太皇太后謝道清。對於張世傑、文天祥的決戰計劃，陳宜中明確予以拒絕，太皇太后也降詔「以王師務宜持重為說」，加以制止。
為了和談，宋廷還上演了一齣鬧劇。當時有一則傳言說，伯顏看上了一名叫趙孟桂的南宋女子，納其為次妻。謝道清聞之大喜，派使臣帶著金帛送給趙孟桂，請她幫助促成和議。很快，趙孟桂有了迴音，高深莫測地回奏了四個字：「和議將成。」謝道清又派人送金帛給趙孟桂，還附上一封言語謙恭的詔書：「敕孟桂，吾老矣，不幸遭家多難，嗣君在疚……尚賴爾委曲贊助，速成議和，以慰老懷。」但從此音訊全無。幾年後，有人見到了趙孟桂，她說自己從未被伯顏納妾，也並未得到過朝廷頒賜的金帛，更沒有見到什麼手詔。至此真相大白，「蓋奸人乘危造為此說，以騙脫朝廷金帛耳」。
這一荒唐無稽的騙局記於《宋史》之中。周密在《癸辛雜識》中浩嘆：
問探不明，有類兒戲，國安得不亡哉！
十二月初五，柳嶽奉陳宜中之命，帶著國書去無錫乞和於伯顏。
柳嶽見到伯顏，垂泣而言：「太皇太后年邁，皇上年幼，又值國喪之際；自古禮不伐喪，希望貴國憐憫我國，班師回朝，從此我們豈敢不每年進貢，修好於貴國？今日事情發展到這般地步，都是奸臣賈似道失信誤國。」
伯顏不為所動：「我朝皇帝即位之初，派遣使者持國書前來修好，你們拘留我朝使者十六年，所以要興師問罪。最近又無故殺害我朝使者廉希賢，這又是誰的過錯？如想讓我軍停止進攻，你們是想效法吳越國王錢俶納土歸順，還是仿效南唐國主李煜奉表出降？」
伯顏還扔下一句充滿因果報應意味的話：
爾宋昔得天下於小兒之手，今亦失於小兒之手，蓋天道也，不必多言。
伯顏此言直指當年宋太祖趙匡胤發動陳橋兵變，黃袍加身，從八歲的後周小皇帝柴宗訓手中奪取帝位。
後世有人寫詩喟嘆：
當日陳橋驛裡時，欺他寡婦與孤兒。
誰知三百餘年後，寡婦孤兒亦被欺。
拒絕求和之後，伯顏進軍平江府，守軍不戰而降，元軍於十二月十一日佔領平江。
見柳嶽求和不成，十二月十七日，陳宜中又派宗正少卿陸秀夫、兵部侍郎呂師孟等人赴平江伯顏軍中，表示宋帝願尊忽必烈為伯父，世修子侄之禮，每年獻銀二十五萬兩，帛二十五萬匹，這些與當年秦檜簽訂的「紹興和議」完全一樣。伯顏不允，宋使再退一步，提出改稱侄孫亦可，伯顏再拒。二十四日，陳宜中又派柳嶽前往大都，直接向忽必烈乞和。
德祐二年（元至元十三年，1276年）正月初二，陸秀夫一行回到臨安，向宋廷彙報伯顏拒絕以伯侄之稱議和的噩耗。太皇太后謝道清決心再讓一步，向忽必烈稱臣，上大元皇帝尊號曰「仁明神武皇帝」，但希望能夠保留原有的國土，即所謂「乞存境土以奉烝嘗」。
這一次，一向主和的陳宜中卻堅決反對，除了出於公心，他可能也懼怕留下秦檜式的千古罵名。據《續資治通鑑·宋紀》，面對陳宜中的責難，太皇太后涕泣以對：「苟存社稷，稱臣，非所較也。」
陳宜中的替代方案是遷都。不到一年前，賈似道力倡遷都，陳宜中是此議的最激烈反對者，為此還不惜殺掉了替賈似道催促遷都的殿帥韓震。彼時，陳宜中反對遷都的最大原因恐怕不是出於政見，而是為了刻意與賈似道劃清界限。
時移世易，陳宜中率領群臣入宮，向太皇太后請求遷都。謝道清開始並不同意，卻架不住陳宜中的痛哭流涕，這才勉強答應。太皇太后隨即命人整理行裝，給百官發放路費，只等陳宜中通知即可出發。豈料，謝道清一直等到傍晚，仍不見陳宜中的蹤影，原來陳宜中計劃的是第二天啟程，但在倉促之間，忘了約定具體時間，拖累太皇太后與皇帝白等。
謝道清本來就不願離開臨安，現在更認定陳宜中和群臣在欺騙她，大怒：「吾初不欲遷，而大臣數以為請，顧欺我耶！」於是摘下簪珥摔在地上，氣沖沖地回到宮中，群臣求見也閉門不見。
在謝道清存在感並不突出的政治生涯中，反遷都可能是她最為醒目且一以貫之的政見。從宋理宗末年忽必烈南征開始，這已經是謝道清第三次站出來反遷都了，並且次次都發揮了近乎決定性的作用。而謝道清之所以反對遷都，可能也只是出於極其樸素的原因——「以安人心」。
這也使得，謝道清唯一可能離開臨安的方式，就是亡國。
當陳宜中忙著與太皇太后博弈遷都時，伯顏大軍仍在一路南下，於正月初三佔領嘉興。眼見戰局日趨惡化，太皇太后又抗拒遷都，陳宜中只得改變初衷，轉而支援太皇太后的意見，同意向忽必烈稱臣納貢。陳宜中還與伯顏約定，在餘杭縣長安鎮（今浙江海寧西）面議和談事宜。
伯顏素來對和談意興闌珊，唯一感興趣的就是讓南宋君臣早日請降。他之所以還願意與南宋使節頻繁互動，原因不外乎兩個：其一，伯顏深知忽必烈對和談的熱情，與南宋使節保持接觸也算是一種必要的對上的政治姿態；其二，伯顏擔心宋室南逃，乃至漂流海上，和談也是一種對宋廷特別是對太皇太后的「心理按摩」，讓他們不至鋌而走險。
伯顏最忌憚的就是宋室逃海，為此，他密令東路軍統帥董文炳率水軍自海路登陸鹽官（今浙江海寧西南），力圖堵住宋室自海路南遷之通道。為了避免過分刺激臨安，影響所謂的促降宋室全域性，董文炳沒有強攻鹽官城，「縣去臨安不百里，聲勢相及，臨安約降已有成言，吾輕殺一人，則害大計，況屠一縣耶」，而是再三派人入城勸降，直到宋軍終於放下武器。
萬事俱備，正月十六，伯顏如約至長安鎮，而事到臨頭，陳宜中出於對伯顏隨行大軍的恐懼，可能也因為張世傑與文天祥的抵制，總之他失約了。
張世傑和文天祥再次提出了「背城一戰」的計劃，先移「三宮」（即太皇太后、皇太后、皇帝）入海，以策萬全，他們兩人再率軍與元軍在臨安決死一戰。張世傑和文天祥固然披肝瀝膽，但他們可能完全沒料到，元軍已完成了對臨安出海通道的封堵，「移三宮入海」在軍事上已無可行性。
毫無意外，太皇太后謝道清和陳宜中也再次否決了背城決戰計劃，但接受了文天祥的另外一項重大提議：讓宋度宗長子趙昰、三子趙昺先行南遷。正月十七日，宋帝封趙昰為益王，判福州、福建安撫大使；封趙昺為廣王，判泉州兼南外宗正事，並相繼在陸秀夫等人的護送下，自陸路向溫州方向播遷。
正月十八日，元軍三路大軍會師於距臨安僅三十里的皋亭山，元軍遊騎已經出沒於臨安城下，伯顏三路合擊臨安的戰略部署最後完成，「在蒙軍史上，攻臨安之役思慮最精、動武最少，伯顏不僅協調三支大軍分別進兵以確保其會師於皋亭山，而且對諸軍嚴加約束」。
當晚，智窮力竭的宋廷決意降元，遣知臨安府賈餘慶、監察御史楊應奎與宗室保康軍承宣使趙尹甫等人赴皋亭山，向伯顏獻上傳國玉璽與降表，降表用語極謙恭：
大宋國主，謹百拜奉表於大元仁明神武皇帝陛下：臣昨嘗遣侍郎柳嶽、正言洪雷震捧表馳詣闕庭，敬伸卑悃，伏計已徹聖聽。臣眇焉幼衝，遭家多難。權奸似道，背盟誤國，臣不及知，至勤興師問罪，宗社阽危，生靈可念。臣與太皇日夕憂懼，非不欲遷闢以求兩全，實以百萬生民之命寄臣之身，今天命有歸，臣將焉往？惟是世傳之鎮寶，不敢愛惜，謹奉太皇命戒，痛自貶損，削帝號，以兩浙、福建、江東西、湖南北、二廣、四川見在州郡，謹悉奉上聖朝，為宗社生靈祈哀請命。慾望聖慈垂哀，祖母太后耄及，臥病數載，臣煢煢在疚，情有足矜，不忍臣祖宗三百年宗社遽至殞絕，曲賜裁處，特與存全，大元皇帝再生之德，則趙氏子孫世世有賴，不敢弭忘。
降表最關鍵的資訊是：宋帝自削帝號，稱大宋國主，「不忍臣祖宗三百年宗社遽至殞絕」。也就是說，南宋還幻想著保留政權實體，哪怕是如高麗一樣作為半獨立的藩屬國依附於元朝。
但伯顏並不想接受南宋任何「有條件投降」，或者說，他唯一可以接受的條件就是保全宋室子孫、不殺降，而就連這一點也不過是遵照忽必烈的鄭重囑託。
伯顏未必知道趙匡胤的名言「臥榻之側，豈容他人鼾睡」，但他的行為舉止卻與宋太祖面對南唐請和使臣時的霸道強橫有幾分神似。
伯顏還有一點不悅，他嫌棄南宋納降使臣官銜過低，要求南宋丞相出城，再議降事。
但伯顏不清楚的是，十八日當晚，陳宜中就已逃之夭夭了。輿論自然可以就此攻訐陳宜中畏敵如虎、臨陣脫逃，甚至毫無擔當，但若以這個時段計程車大夫「平均道德水平」來看，陳宜中個人既沒有投降，更沒有以請降條件為籌碼藉機在新朝撈取高位，已經強於大多數南宋高官了。沒有多少人有資格批判陳宜中。
第二天，正月十九日，張世傑、劉師勇等將領聽說陳宜中遁逃，朝廷準備不戰而降，也匆忙率部離開臨安。伯顏聽說後，派精騎五千追擊陳宜中等人，無功而返。
這一天，元軍進至臨安北郊十五里處。伯顏一邊保持進軍，一邊等著南宋丞相出城請降。
陳宜中宵遁了，謝道清在無人可用中想到了文天祥：十九日晨，升任文天祥為樞密使，中午再拜為右丞相、都督諸路軍馬。太皇太后的意圖昭然若揭，現在文天祥可以作為丞相出城求和了。
文天祥接受了求和這個屈辱卻又高風險的使命，但堅辭右丞相一職，於是宋廷改命賈餘慶為右丞相。
二十日，宋廷派出了以文天祥、左丞相吳堅、右丞相賈餘慶為首的使團，赴伯顏軍中請和。文天祥在《指南錄·後序》中記錄了當時的心路歷程：
時北兵已迫修門外，戰、守、遷皆不及施。縉紳大夫士萃於左丞相府，莫知計所出。會使轍交馳，北邀當國者相見，眾謂予一行為可以紓禍。國事至此，予不得愛身；意北亦尚可以口舌動也。初，奉使往來，無留北者，予更欲一覘北，歸而求救國之策。於是辭相印不拜，翌日，以資政殿學士行。
文天祥並不認為自己是去請降的，甚至幻想勸服伯顏退兵。《續資治通鑑·宋紀》記載了兩人這次言辭鋒利的辯論：
天祥見巴延（伯顏）於明因寺，因說巴延曰：「本朝承帝王正統，衣冠禮樂之所在，北朝將以為與國乎？抑將毀其社稷也？」巴延以北詔為辭，言社稷必不動，百姓必不殺。天祥曰：「北朝若以欲為與國，請退兵平江或嘉興，然後議歲幣與金帛犒師，北朝全兵以還，策之上也。若欲毀其宗廟，則淮、浙、閩、廣，尚多未下，利鈍未可知，兵連禍結，必自此始。」巴延語漸不遜，天祥曰：「我南朝狀元、宰相，但欠一死報國，刀鋸鼎鑊，非所懼也。」巴延辭屈，諸將相顧動色。巴延見天祥舉動不常，疑有異志，留之軍中，遣堅等還。天祥怒，數請歸曰：「我此來為兩國大事，何故留我？」巴延曰：「勿怒。君為宋大臣，責任非輕，今日之事，正當與我共之。」
舌戰當晚，文天祥餘怒未消，在元軍營中賦詩言志，題為《紀事》：
三宮九廟事方危，狼子心腸未可知。
若使無人折狂虜，東南那個是男兒。
從對話看，文天祥似乎佔了上風，伯顏是理屈詞窮的一方。但更真實的情形是，伯顏因文天祥「舉動不常」，將他扣留于軍營，不放歸臨安。