蒙哥即位后在1256年召集了「忽里勒台」大會，在會上議定了征服南宋、統一中原的戰略目標。經過不到兩年的努力，蒙哥決定和忽必烈兵分兩路：忽必烈主要進攻華中地區，而他則于1258年親率蒙漢聯軍，從今陜西、甘肅地區南下，經由劍閣古道攻入四川，以圖和忽必烈形成掎角之勢，完成對南宋的戰略包圍。
蒙哥率兵一路南下，眼看重慶就近在咫尺了，沒想到在重慶北邊的門戶合州招到了南宋軍隊的抵抗。台州的守軍是王堅將軍，在蒙哥到來之前，他已經帶領軍民迅速轉移到了州府附近的小鎮——釣魚城。
釣魚城位于嘉陵江東岸，三面環江，地勢險絕，自古就是軍事要塞，也是重慶的天然防御屏障。而在1240年，南宋為了防御北方的侵略派彭大雅將軍在此修筑了防御體系，而后又經過了多年的加固、修整和拓建，到蒙哥到來之前已經成為了一道堅不可摧的堡壘了。
同時，台州守軍王堅將軍也是南宋的一名驍將，在蒙哥到來之前他就進行了一系列的精心的備戰，在釣魚城內囤積了大量的糧食，并組織百姓進行軍事訓練，這樣城內軍民守軍達到了10余萬人，而且他還從外調運了一些新的城防軍事設備。
蒙哥剛剛來台州之時，便派出了南宋降將晉國寶去招降王堅，結果晉國寶反而被王堅斬首示眾了。
1259年1月蒙哥開始親自率軍攻城，但是久攻不下。同年4月，合州連降暴雨20天，蒙古軍被迫暫停進攻。6月蒙哥愛將、先鋒官汪德臣將軍被拋石機拋出的石塊擊傷，后因傷口感染，不治身亡。
汪德臣的陣亡打擊了蒙軍的氣勢，為了鼓舞士氣，蒙哥親自督戰。7月，蒙古軍繼續猛攻釣魚城。不料，蒙哥汗于陣中身亡，蒙古軍被迫北撤。
「釣魚城之戰」打破了蒙軍「不可戰勝」的神話，并使得元憲宗蒙哥的陣亡，極大地鼓舞了南宋軍民的士氣。而蒙哥的陣亡也讓忽必烈和阿里不哥等人的汗位之爭的提前到來，延緩了蒙軍對南宋朝廷和華南、中南、江南百姓的征服步伐。
「釣魚城之戰」中蒙哥的陣亡，也影響了世界格局。由于蒙哥的離去，被派出進行第二次西征的蒙哥之弟旭烈兀正率領蒙軍和亞美尼亞、格魯吉亞友軍在敘利亞一帶，正準備進攻埃及時，聽聞蒙哥的4訊，便留下少量軍隊西征，而率主力大軍返回蒙古。結果自然是盟軍寡不敵眾，被埃及的軍隊打敗，從此盟軍的擴張行動逐漸走向低潮，所以釣魚城一戰在世界戰爭史上占有重要一頁。
