1263 年夏，忽必烈根据刘整建议，遣使以玉带贿赂南宋荆湖制置使吕文德，请求在襄阳城外置榷（ qu è）场。进而蒙古军进而借口防止榷场货物被盗，所以要修建防护措施，结果蒙古人在沿汉水白河口、新城、鹿门山等地筑垒置堡。襄阳南面原本可以依托的各制高点，均为蒙古军所控制，想从陆路救援襄阳是不可能了。而且蒙古人可以通过制高点，观察襄阳动态，让襄阳守军难以突围。
公元1267年，蒙古由阿术带领的5万军队，过于狂妄，敢于主动绕过襄阳劫掠京湖地带，便遭到了宋朝大军毫不留情的反击，使其损失惨重。不过这只是宋蒙双方都明白，这只是刚开始的热身运动，南宋立即派遣吕文焕镇守襄阳，而此时蒙古大军的主要指挥人也变为了刘整和伯彦。作为在南宋官场屡被打压的刘整，虽然此时相助蒙古让人不由痛恨，但能力确实极强，他利用吕文德的轻视，接着南北互市的借口，在襄阳城附近建设榷场。但实则是建设堡垒。而吕文焕很快意识到了这点，但或许正如刘整所预料的一样，即便吕文焕即便意识到了也没有用，他将此事报给上司吕文德，吕文德反而指责吕文焕求功心切，丝毫没有意识到其中的关键所在。直到刘整已经围绕襄阳附近建立起了一个互为犄角的堡垒圈将襄阳已经困死的情况下，吕文德才后知后觉意识到大事不妙。之后蒙古大军不断清扫襄阳附近，使得襄阳俨然变成一座孤城。之后襄阳无论水路、陆路都不能与南宋取得联系，襄阳已经成为一座真正的死城。
吕文德是南宋安丰（今安徽寿县南）人，早年跟随赵葵（宋蒙第一阶段战争丢失襄阳的赵范的弟弟）手下从军作战的。吕文德在与蒙古军作战中，往返与四川与湖北各地，在几十年的战斗中，不仅积累经验，也培养了一批家族武装。当然，吕文德能够成为在京胡地区重要的军事集团十几年不倒，除了他的军事实力以及军功外，他与贾似道的勾结也是有着重要原因的。吕文德上献媚于贾似道，下打击异己。正因为这样导致了不少将领为了自保，纷纷投降忽必烈，特别孟珙的爱将刘整由于看到其他将领受到打击杀害就向忽必烈投降。
由于蒙古人虽然善于骑射野战，但南方河湖众多，更利于水战，因此南宋牢牢把握着长江天堑，而蒙古铁骑一筹莫展。刘整叛降蒙古后建议发展水军，得到忽必烈的许可后，刘整“造船五千艘，日练水军，虽雨不能出，亦画地为船而习”。加强了蒙古的水军力量，为蒙古编练一支强大的水军，使得蒙古军攻占襄阳后，水陆并进，南宋水军连战皆败，最终临安不战而降。
公元1268年，忽必烈派阿术为主将、刘整为副将率领蒙古军队和降蒙的南宋水师攻打襄阳，最后一次襄阳战役拉开序幕。在得知襄阳被围后，宋王朝急忙下令四川和两淮的援军增援襄阳。同时京湖安抚制置副使、襄阳知府吕文焕，也几次主动出击，力图打破蒙军的包围，但是都没有成功。
1269年3月，两淮都统张世杰，率马步舟师最先赶到襄阳，与蒙军在襄阳东南的汉江上进行了一场大战。经过激战，张世杰不敌蒙军，被迫退回。随后赶到的四川安抚制置使夏贵，则利用春季汉水暴涨，以战船将粮衣等物资送入襄阳城内。同年6月，荆鄂都统唐永坚，自襄阳城杀出，结果兵败被俘投降。同年7月，夏贵率5万军队、3千艘战船，再度增援襄阳。此次却遭沿江堡垒蒙军的猛烈阻击，增援未果。同年12月，吕文德病故。京湖战场宋军失去了临边40年，最具威望的军事指挥官，给襄阳保卫战带来了重大的消极影响。
直到1272年五月，京湖制置大使李庭芝派张顺（《水浒传》里浪里白条张顺的原型）、张贵兄弟入援襄樊，率勇士3000，发舟百艘。这次为了突破封锁，各舟配置火枪、火炮、炽炭、巨斧、劲弩。他们终于成功突破蒙古军封锁，为襄樊军民送来盐、布等宝贵的物资。在突破封锁的过程中，张顺战死，吕文焕留张贵共守襄阳。因为这次成功增援的鼓舞，张贵试图突围，与郢州(今湖北钟祥)守将范文虎的援军会合龙尾州，以夹击蒙古军。结果因为消息泄露，行动失败，张贵被元军俘虏后遇害。张贵的战死使得襄阳解围希望彻底破灭。接下来一件更糟糕的事摆在襄阳军民眼前，那就是樊城的陷落和配重投石器的出现。
1273年，蒙古军兵分五路，在攻破樊城外城基础上，对樊城发起总攻。之前蒙古军统帅阿术听从部将张弘范的建议，派人用铁锯截断襄阳、樊城之间江中的木柱，焚毁架于其上的浮桥，切断了两城间的联系。在蒙古军发动总攻前，回回人亦思马因制成了能发巨石的回回炮。“回回炮”是一种抛石机。这种抛石机不过是在古代抛石机的基础上改良、改进、创新得更加先进、威力更加巨大。这种配重投石器不但射程更远精度更准，发射的弹丸也更大。回回炮刚运抵襄樊蒙古军大营，阿里海牙架起回回炮轰击樊城。就这样成为孤城的樊城，在被围四年后终被攻破。守将范天顺仰叹“生为宋臣，死为宋鬼”，在守地自杀。另一守将牛富率死士巷战，渴饮血水，转战而进，杀敌无数，最后身负重伤，投火而死。
之后蒙古军集中兵力攻打襄阳，面对彻底孤立无援弹尽粮绝的境地和在回回炮打击下，襄阳守将吕文焕选择投降。就这样，蒙古人通过收买宋军守将，在襄阳周围修筑大量工事和训练水军，彻底切断了襄樊与外界联系。在攻克樊城之后，迫使襄阳弹尽粮绝而投降。如果没有先前蒙古军依靠修筑工事和野战，控制了襄阳城外围，回回炮也无法架设。回回炮虽然威力巨大，但是本身没起到决定性作用，只是压倒骆驼的最后一颗稻草
