這支水軍由5000艘艦船、70000人組成，他們在包圍線的上游和下游進行訓練，訓練進行到一定階段后，又與陸上各支軍隊聯動起來進行了數次整體軍事演習。襄樊郊外已然化身成了蒙古“水陸大軍”的演習場。
蒙古大軍不同于以往，擺出了長期駐留的態勢，這一消息傳到了南宋朝廷后，引起了極大的震恐。南宋宰相賈似道深知襄陽對于宋帝國的重要性，前后兩次派出援軍北上，但都被蒙古軍擊退。咸淳七年（171年）六月，賈似道再次派出由范文虎率領的10萬水陸機動部隊，沿著漢水啟程北上，這支部隊可謂是南宋的王牌軍團。
蒙古人其實一直在等著這一天的到來。在純騎兵、步騎混合兵、純步兵三種陸戰部隊的基礎上，再加上新組編的水軍，蒙古軍利用各個要塞、堡壘布開了巨大的作戰陣地，因而南宋軍隊此舉無異于自投羅網，水陸皆遭大敗，主力全部覆沒，范文虎只身逃跑。
南宋由此一舉陷入劣勢。由于王牌部隊被蒙古軍擊潰，整個南宋陷入了恐慌之中。之后南宋作為一個國家、政權，采取的任何援救行動（有一些取得了成功）都沒有能夠挽回局面。
在這段艱難的日子里，呂文煥里一邊鼓勵著被團團包圍孤立無援的兩城將士、百姓，一邊苦苦支撐著局面。
而忽必烈這時開始投入使用新兵器“回回炮”。
南宋咸淳九年（17年）一月，在樊城郊外出現了一架龐大的投石機，巨大的石彈摧毀了樊城的城墻，蒙古大軍由此殺入城中，樊城陷落了。隨后，搬入樊城之中的投石機將目標瞄準了襄陽。
可怕的巨大石彈輕松越過了寬廣的漢水河面，從上空向襄陽襲來。位于襄樊兩市之間的漢水也有七百到八百米寬，而當時這一武器至少具備了這樣的飛行距離。而與弓矢、弩炮、火器不同，它的攻擊根本無法抵擋。在可以逐一擊破城樓、兵舍、民宅，并橫掃所有守軍、百姓的這一新兵器的恐怖威力之下，呂文煥開始想要放棄了。最終，在第二年二月，以保全全軍、全體百姓的性命為條件，呂文煥開城投降了。
忽必烈對襄陽極盡優待，不僅按照之前的約定不殺一兵一民，還反而任命呂文煥為“襄漢大都督”，擁有漢水流域絕對的軍事權力，其麾下將士也被授予忽必烈直屬的“侍衛親軍”的地位，并和從前一樣由呂文煥統領指揮。
這對于呂文煥及其部下來說，是難以置信的優待。首先，對自己六年以來的守城之戰給予高度評價的，正是敵軍蒙古人；其次，他們得到了作為蒙古大汗直屬部隊的特權以及比以往更大的勢力范圍，并被評價為最好的勇者，這對于習武之人來說算得上是至高無上的榮耀了。呂文煥及其將士們的感激之情是自然的，家族、百姓們的喜悅也是自然的。在守城之戰中，兩軍死傷極少，因此在蒙古軍隊與呂文煥的軍隊之間并沒有彼此萌生恨意，甚至還自然而然地產生了并肩作戰的感情。通常伴隨戰爭而來的血腥殺戮，在這次戰役之中幾乎沒有出現。
相反，呂文煥大軍及襄樊的百姓們開始對南宋朝廷失去信任。對于呂文煥來說，尤其是在守城之戰中堂兄呂文德去世后，賈似道的態度就仿佛是想要呂氏兵團全軍覆沒一樣，甚至故意拋棄了他們。當然事實不是這樣，但賈似道當時極度的束手無策和南宋朝廷自始至終的猜疑引發了他們的這種聯想。
懷疑進而越過了憤怒，直接升級為復仇的心態。此時，拋棄自己的人與認可自己的人、南宋朝廷與蒙古帝國的區別一目了然。在忽必烈麾下有許多漢人在為其效力，口頭上的書生之論很少出現，靠華麗辭藻偽裝自己的文人官僚之間的“黨爭”也很少發生，比起包括書生在內、上上下下都充斥著無限嫉妒與斗爭的臨安南宋朝廷，忽必烈這里可以說堪稱“完美”。
呂文煥及其兵團向忽必烈立下忠誠的誓言，并自然而然地申請擔任下一輪伐宋之戰的尖兵。而蒙古方關于呂文煥等人“變節”、“背叛”一類的論調或評價，幾乎自始至終都沒有出現過。
而呂文煥的這次“變節”，決定了整個南宋的命運。
在蒙古大軍進攻之前，南宋的防守便已經開始呈現出瓦解的態勢。不管怎樣，由于抵御蒙古軍進攻而在南宋國內名聲很高的呂文煥得到了蒙古人的優待，并樂于為蒙古人效力，這一點無疑成為最好的示范。
隨后，蒙古大軍勢如破竹，只用了一年的時間，做好了完全的準備。戰線從淮東到四川，覆蓋了整條南北國境線。如果說襄樊之戰是“點”的攻防的話，那么戰爭進入第二階段之后，就變為了“面”的攻防。咸淳十年（174年）正月，蒙古軍在鄂州不戰而勝，全體南宋守軍向蒙古人打開了城門。蒙古軍統帥伯顏給予降軍很高的禮遇，并讓其各自留任原職，同時嚴厲告誡自己軍隊的將士，不許掠奪一分一毫，不許傷害一兵一民，就這樣，鄂州及其周邊被伯顏悄無聲息地吸收過來。自此，蒙古首次獲得了長江以南的落腳點，并且是極其重要的落腳點。
咸淳十一年（175年）三月，南宋宰相賈似道孤注一擲，親自督師來到蕪湖，此時南宋尚有500余艘戰艦，但軍隊已然失去了統一指揮和戰斗**。伯顏先派蒙古騎兵來到長江兩岸，接著使用戰艦發動猛烈攻擊。南宋軍隊很快亂了陣腳，大將夏貴第一個逃跑。錯愕的賈似道鳴金收兵，試圖阻止逃跑的士兵，但無濟于事，全軍瞬間崩潰了。南宋的命運也自此終結，賈似道因為戰敗而被追責，在流放的途中被殺死。
伯顏大軍自鄂州出發以來，沒有進行一次短兵相接的戰斗便最終到達了南宋都城臨安。至元十三年（176年）正月，南宋朝廷與皇室向蒙古軍開城投降，這次投降異常平靜，很多臨安百姓甚至不知道這件事情。
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