十一月，元軍經(jīng)過(guò)修整后，在九州當(dāng)?shù)卣魇兆懔诵熊娪玫募Z草，又從高麗來(lái)的船隊(duì)補(bǔ)充了彈藥，一切準(zhǔn)備完畢，于二十日乘船出發(fā)，進(jìn)攻四國(guó)島。
為了防備元軍來(lái)襲，在幕府的嚴(yán)令下，日本武士們?cè)谘睾Ｒ粠拗舜罅糠Q為“元寇防壘”的石壘，并守衛(wèi)于壘后。元軍艦隊(duì)到達(dá)四國(guó)的宇和海岸后，發(fā)現(xiàn)了這一情況，先集中戰(zhàn)船上的火炮向石壘轟擊，由于元軍炮火兇猛，石壘多被擊破，守衛(wèi)石壘的日本武士死傷慘重，看到元軍登陸，日本武士部隊(duì)向元軍發(fā)起了沖鋒，但很快便倒在元軍射出的密集箭雨之下。經(jīng)過(guò)兩天的戰(zhàn)斗，日本人苦心修筑的“元寇防壘”被元軍突破，守軍大都被殲滅，僅有少數(shù)人僥幸逃脫。
在進(jìn)攻宇和的同時(shí)，另一支元軍艦隊(duì)駛?cè)胪磷魹常姷顷懞蠊タ烁咧牵缓笈c從宇和前來(lái)的元軍會(huì)師，掃蕩日軍，七日后，元軍成功占領(lǐng)四國(guó)島全境。
占領(lǐng)四國(guó)之后，忻都馬不停蹄的繼續(xù)發(fā)動(dòng)進(jìn)攻，他決心不給日本人以喘息之機(jī)，率元軍艦隊(duì)直撲大阪灣，攻占大阪后直取京都。
北條時(shí)宗判斷出了元軍的進(jìn)攻方向，緊急召集各地的御家人前往大阪助守，各地武士得令后日夜兼程趕往大阪，人數(shù)約有五萬(wàn)人左右，可謂空前絕后，但在這些武士到達(dá)大阪時(shí)，大阪已然陷落。原來(lái)在得知蒙古人會(huì)對(duì)不投降的城市進(jìn)行屠殺后，大阪的商人們不愿于這座繁華的商業(yè)都市就此毀滅，由幾大家族牽頭，秘密和元軍接觸，表達(dá)了投降保全城市的意愿，忻都同意了大阪商人們的請(qǐng)求，保證不屠城，不擄掠，保護(hù)城內(nèi)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。于是大阪商人們的武裝偷偷打開(kāi)城門，接應(yīng)元軍入城，并將守城的日本武士部隊(duì)約七千人盡行殺死，是為“大阪無(wú)血開(kāi)城”事件。
元軍進(jìn)入大阪后，忻都兌現(xiàn)了諾言，對(duì)城內(nèi)居民秋毫無(wú)犯，征集糧秣物資也都“盡給其值”，被稱為“佛兵”。不甘心投降的一些日本武士對(duì)元軍發(fā)起自殺式的攻擊，大都被殺，大阪城守草井友長(zhǎng)及其部下三十二人戰(zhàn)敗后退入佛寺內(nèi)，切腹自盡。
大阪陷落后，日本武士們紛紛云集京都，加入到城防守軍當(dāng)中，陸續(xù)到來(lái)的日本武士加上原來(lái)的京都守軍，人數(shù)很快超過(guò)了十萬(wàn)人。執(zhí)權(quán)北條時(shí)宗也親自到京都指揮防御，并刺血明誓，要在京都全殲元軍。
憑借與元軍對(duì)峙的契機(jī)，鐮倉(cāng)幕府再次強(qiáng)化了自己的權(quán)力。十二月八日，幕府命令各國(guó)原本上貢朝廷的國(guó)衙領(lǐng)和本所一元領(lǐng)出產(chǎn)的米糧充當(dāng)戰(zhàn)爭(zhēng)軍需，早先頒布的關(guān)于寺社本所一元地效忠朝廷的官兵必須在武家的指揮下參與抗元戰(zhàn)爭(zhēng)的命令也被朝廷所正式承認(rèn)。這樣一來(lái)，原本由朝廷任命的國(guó)司所掌握的抗戰(zhàn)權(quán)力徹底為武家政權(quán)所取代，朝廷唯一可以做的就只剩下在諸國(guó)的神社、國(guó)分寺舉行敵國(guó)降伏的祈禱。武家幕府的權(quán)力自此超越了公家朝廷，成為日本列島的唯一統(tǒng)治者。
此時(shí)日軍人數(shù)雖然大大超過(guò)元軍，但是如何指揮這些平時(shí)互不統(tǒng)屬的武士們協(xié)同作戰(zhàn)，成了擺在鐮倉(cāng)幕府面前的一道難題。而元軍沒(méi)有給幕府解決難題的時(shí)間。
忻都首先派人射箭書(shū)入京都，諭令日本軍民投降，可照大阪例，免于屠城，并保全日本朝廷。北條時(shí)宗拒絕了，同樣令人以箭書(shū)射入元營(yíng)，上書(shū)“降者免死”，隨后便率大軍出城，直撲元營(yíng)。
北條時(shí)宗所率日本武士部隊(duì)約五萬(wàn)人，騎兵約有五千，其余皆為步卒，此次進(jìn)攻一改以前的“一騎討”作戰(zhàn)方式，而是象元軍一樣的發(fā)動(dòng)了集團(tuán)沖鋒。元軍仍是先施放火炮轟擊日軍，繼以弩箭，然后以騎兵發(fā)動(dòng)沖擊。日軍在元軍猛烈的炮火轟擊下死傷累累，沖近的日本武士也大都給弩箭射成了刺猬，日本武士雖然有精良的刀具，但除了一些將領(lǐng)有好的鎧甲防護(hù)外，大多數(shù)下級(jí)武士只有簡(jiǎn)陋的鎧甲，因而死傷慘重，五萬(wàn)大軍在元軍的攻擊下很快崩潰，北條時(shí)宗在戰(zhàn)斗中也被元軍炮火擊傷，“鐵片洞其鎧甲，肩臂皆穿”，鮮血將他的鎧甲染紅，元軍騎兵望見(jiàn)其衣甲鮮亮，知其為大將，蜂擁而來(lái)，欲擒獲之，千鈞一發(fā)之際，一名叫竹崎季長(zhǎng)的武士策馬趕到，將北條時(shí)宗拖出了交戰(zhàn)區(qū)域，方才免于其被元軍擒捉的下場(chǎng)。
北條時(shí)宗率殘兵退入京都，據(jù)城防守。在擊潰日軍之后，元軍并沒(méi)有急于攻城，而是追擊潰散的日本武士，將其盡數(shù)斬殺，一時(shí)間京都城下尸如山積，登城了望敵情的北條時(shí)宗見(jiàn)狀，驚怒交集，口噴鮮血，暈厥過(guò)去，后為天皇派來(lái)的御醫(yī)救醒。
徹底消滅城外日軍之后，元軍開(kāi)始攻城，和以往不同的是，元軍此次沒(méi)有強(qiáng)行架設(shè)云梯爬城，而是集中火炮轟擊城池。城墻上的日本人目瞪口呆的發(fā)現(xiàn)，元軍的陣列當(dāng)中架起了一門巨大的火炮。
日本人不知道的是，這門大炮并非蒙古人鑄造，而是宋朝的工匠鑄造的，它有著一個(gè)特別的名字：“襄陽(yáng)神炮”。
當(dāng)年在襄樊之戰(zhàn)中曾給蒙古人以沉重打擊的宋人神器，現(xiàn)在出現(xiàn)在了元軍的陣列里。這門大炮連同其彈藥，是蒙古人花了高價(jià)，從宋人那里偷偷買來(lái)的，原本忽必烈打算好好研究它并進(jìn)行復(fù)制，在得知日本前線軍情之后，忽必烈派人用船將它運(yùn)給了忻都，“助其成功。”
在占領(lǐng)九州之后，這門大炮隨同運(yùn)送糧草軍械的船隊(duì)來(lái)到了日本，但由于其巨大而笨重，難以移動(dòng)，忻都一開(kāi)始并沒(méi)有打算使用它，從占領(lǐng)九州到進(jìn)攻四國(guó)島，它一直都被放在船上，直到京都之戰(zhàn)時(shí)，看到京都高大堅(jiān)厚的城墻，忻都才想起了它，命人將其從船上卸下，運(yùn)往京都前線。