1268年秋，元军围攻襄樊，这也标志着襄樊保卫战的开始。襄樊是襄阳和樊城的合称。襄阳在汉水南边，由吕文焕把守；樊城在汉水北边，由范天顺把守。襄樊城里粮食充足，兵多将广，城墙也十分坚固，易守难攻，而且两城之间有浮桥连着。
忽必烈派阿术为主帅，刘整为副帅，进攻襄樊。阿术和刘整将襄樊团团围住，并在江边修筑堡垒，在河中钉上木桩，拉上铁链，想隔断襄樊与外界的联系。
第二年，忽必烈又派史天泽来攻打襄樊。史天泽到后，又加强了包围，并对襄樊城发动了猛烈的攻势，但是没有打下来。一到雨季，汉水涨水，襄樊周围到处都是水，蒙古军不得不停止进攻，这样打打停停，一直打了五年。
忽必烈见久攻不下襄樊，只好求计于众将。这时，有一个名叫阿里海牙的将领对忽必烈说：“襄樊之所以攻不下，是因为襄阳和樊城像牛角一样相互支援。不如先攻北面的樊城，打下来之后再进攻襄阳，这样就不愁攻不下了。”忽必烈一听很有道理，非常高兴，就马上命令阿术先攻打樊城。
阿术集中大军猛攻樊城。又借助威力巨大的回回炮轰塌了城墙，然后率兵冲向城中，可是宋军的箭和飞石如同雨点一般地飞了下来，元军仍旧不能攻占樊城。
元军在攻打樊城时，襄阳的守军通过浮桥，不断地过来支援，还是跟同攻两个城一样。阿术也看出了其中的原因，于是命令士兵向浮桥进攻，终于烧断了浮桥。这一来，樊城就得不到支援了。元军又在樊城四周发动猛攻，先后从三面攻破内城。1273年二月初，宋军战败，樊城失守，剩余军民全部惨遭元军屠杀。
从纯军事上来讲，樊城失守并不对襄阳的存亡造成多大的影响，但这却极大地增加了襄阳守军因孤立而产生的绝望感。
元军攻克樊城后，襄阳现在是危在旦夕了。元军又调移回回炮到襄阳城下。襄阳守将吕文焕急忙向朝廷告急，可是朝廷并未派部队增援。这时，城内的粮食还可以支持，而衣服、柴火都已经断绝了。时值冬末，军民被迫拆毁房屋作柴烧。吕文焕每次登上城楼巡视，总是忍不住望着南方痛哭。
元军夺取襄阳、樊城后，南宋的大门被打开了。元军在这一仗中也看到了宋军的虚弱，纷纷建议忽必烈全面攻宋。1274年，忽必烈命令左丞相伯颜为统帅，率领二十万大军，沿汉水进入长江，水陆并进，沿长江东下，一直扑向南宋京城临安。1276年，元军攻占了临安，到1279年，南宋全部灭亡，元朝统一了整个中国。
