自蒙古军攻入四川后，蜀地残破不堪，宋朝将吏各专号令，犹如一盘散沙。余玠任四川安抚处置使后，整顿吏治，轻徭薄税，大刀阔斧地采取了一系列政治、经济和军事措施，并设“招贤馆”，在民间广泛征求防守四川的建策，集思广益。播州（今贵州遵义）人冉琎、冉璞兄弟（同父异母）向余玠献上“择险、任人、积粟、驻兵、徙城”之策，并提出“守蜀之计在于守合州，守合州之计在于守钓鱼城”，建议在合州据钓鱼山之天险筑城。
根据《四川志》（明正德）记载，“招贤馆，在治（重庆府）左（今重庆巴县东），宋余玠建。其供帐一如帅府，下令：‘欲有谋以告我者，近则径诣公府，远则自言于郡县，以礼遣之。’士之至者，玠不厌礼接，咸得其欢心。言有可用，随才而任；苟不可用，亦厚谢之”。
之前任四川制置副使的彭大雅修筑重庆城时，已经意识到钓鱼山的天险之利，曾派部将甘闰在钓鱼山筑寨，作为合州官民避乱的场所，这是钓鱼城修建之始。余玠经过实地考察后，采纳了冉氏兄弟的建议，并委派二人负责再筑钓鱼城。修建完毕的钓鱼城分内、外两城，外城筑在悬崖峭壁之上，城墙完全是条石垒成，坚固异常，易守难攻。钓鱼城周围的山麓有许多田地，城内也有大片可耕之地。这样，即使城池从外被长期围困，从内也能自给自足，长期坚守。钓鱼城作为一座城坚、粮丰、兵足，可耕可战、利于长期坚守的牢固堡垒，在日后有效地担负了重庆屏障和四川防御支撑点的重大责任。
钓鱼城筑成后，余玠将合州治及兴元都统司均搬到钓鱼城内，钓鱼城成为了“巴蜀要津”。不久后，余玠又下令冉氏兄弟以钓鱼城为样本，在四川的主要江河（长江、岷江、沱江、嘉陵江、渠江、涪江）沿岸及交通要道上选择地形险要之地筑城。八年间，陆续修筑大获（今四川苍溪南）、青居（今四川南充南）、云顶（今四川金堂南）、神臂（今四川合江西北）、天生（今四川万县西）等十余座城堡。其中，大获城扼制自陕入蜀孔道，为最要害之地；青居城、钓鱼城、云顶城则保障嘉陵江、长江水路畅通，均驻有重兵把守，成为宋军在四川屯兵积粮的要塞；其余各城则作为为诸州治所。
这样，十余座山城星罗棋布，以钓鱼城为核心堡垒，互为犄角，“如臂使指，气势连络”，形成了一组完整而严密的立体防御网。这就是余玠所创建的著名的山城防御体系，是他一生中最大的功绩，也是他为国家和民族贡献出的宝贵财富。山城防御体系改变了以往单一的城市防守策略，采用点线分布，有效地利用了天然的山形地势，从而遏制了蒙古骑兵行动迅速的优势，后来在抗蒙战争中发挥了极为关键的作用。钓鱼城更是由此成为中国历史上的著名要塞——在这个地方，宋军进行了长达三十六年的抗蒙保卫战，创造了中外战争史上罕见的以弱胜强的奇迹，成为独立支撑四川战局甚至影响中原局势的一把尖刀。
余玠之后，四川宣抚司参议张梦发曾向上书建三策：筑堡封锁汉江口岸；在湖北当阳玉泉山筑堡；在峡州（今湖北宜昌）建筑堡垒群，以聚结流民，一边守卫，一边耕种。其实这三策采用的就是余玠山城防御体系中的堡垒防守战术。张梦发为此还画了详细的形势图，却被权臣贾似道压住不发。
余玠受命于四川危亡之际，自他入主四川后，与蒙古军大小三十六战，战果极为显著。淳祐六年（1246年）春，蒙军大将塔塔歹贴赤分兵四路入侵四川，余玠率军抗战，以新筑之山城为屏障，重创蒙古军。淳祐十二年（1252年）十月，蒙军分道入蜀，发动了自淳祐六年四道入蜀以来最大的攻势。蒙巩昌便宜总帅汪德臣（其父汪世显原国金国大臣，据守巩昌，号称“秦巩之豪”，势力强大，曾多次向当时的宋四川制置使赵彦呐表示愿意归附，但没有成行）率军取金牛道掠成都后，进抵嘉定；蒙河东道行军万户李彀也奉命袭取嘉定（今四川乐山，地处岷江、大渡河、青衣江交汇处，四向通达，地理位置十分重要）；驻守汉中的蒙军则越米仓山南下，进行牵制，全川因之震动。余玠调集蜀中精锐部队，利用嘉定及周围城堡恃险拒守。余玠亲率嘉定守将俞兴及各路援军夜袭敌营，最后伺机出战，终于粉碎了蒙军对嘉定的围攻。蒙军撤退途中，又遭到余玠组织的沿途军民的狙击，一路步履艰难，退出四川。
自余玠入主四川后，四川军事、政治、经济形势均大有好转。他自己也极为自信，绘成“经理西蜀图”送给宋理宗，说是十年之内“当手携西蜀之地（指蒙古军侵占诸州），以还朝廷”。因抗蒙治蜀有功，余玠当年晋升为兵部尚书，仍驻四川。此时，朝中也是抗战派执掌军政权，名将赵葵出任右丞相兼枢密使。本已经气息奄奄的南宋王朝，出现了振作的气象。
然而，正当余玠积极部署抗蒙、准备收复蒙军所占领的蜀地时，朝中的主和派官员却在大搞阴谋，权臣谢方叔（时任左丞相兼枢密使）大力排斥主战的右相兼枢密使赵葵，攻击赵葵不是科举出身，以所谓“宰相须用读书人”为由，大加排斥，赵葵因此被罢官。而余玠在蜀中威名远播，军功赫赫，也为谢方叔所嫉恨，刚好这时候出了姚世安抗命事件，被谢方叔所利用。
姚世安原是利戎司（负责驻守成都府治所在地云顶山城的宋军部队）统制。当时的利戎司都统为王夔，外号“王夜叉”，桀骜不驯，强悍残暴。淳祐元年（1241年），蒙军攻破成都，抓住了四川制置使陈隆之全家数百口，并将陈隆之等人作为人质，要挟守卫汉州的王夔投降。陈隆之大声告诫王夔决不能投降，于是全家人被蒙军残酷地杀死在城下。王夔固城自守，并以火牛阵突破包围，大败蒙军，此战扭转了局势，也成为王夔居功自傲的资本。而余玠入蜀后，积极整饬积弊，申明赏罚。王夔不但不听余玠节制，还放纵部下四处劫掠蜀民，将一些有钱人抓去后严刑拷打，以索取钱财，以至怨声载道。余玠胸怀大志，自然不能容忍王夔如此恣意妄为，于是借口召王夔议事，将其斩首示众。
利戎司统制姚世安窥视都统官职，怂恿利戎司保荐自己为都统。余玠本来就有意要将王夔部下整编，此时最忌讳军中举代，因此没有同意，又另派人任都统一职。余玠也料到姚世安不会轻易交出兵权，特意派三千人马到云顶山城（成都府治所在地）下，保征接替工作顺利进行。姚世安则公然对抗，扬言余玠有意图谋害自己，闭关不纳不说，还如临大敌，下令部下严阵以待。余玠派出的新都统连城都进不去，自然也无法新官上任，只好带着三千人马无功而返。
姚世安为人阴险，他料到余玠不会善罢甘休，便着意与当时正在云顶山城避难的权臣谢方叔的子侄结纳，想走谢方叔的路子来制衡余玠。谢方叔正嫉恨余玠，自然不会错过机会。当时四川在余玠的苦心经营下，军力、财力、民力均已经复苏，不需要再由南宋朝廷调兵、运饷支援。也就是说，总理四川军、财、政大权的余玠已经完全可以不再受朝廷掣肘。反倒正是这一点，加上余玠喜欢个人便宜行事的个性，让朝廷对他颇有疑忌，也由此给了不怀好意的谢方叔以可乘之机。谢方叔一面假意调停余玠与姚世安的关系，一面造谣中伤余玠，诬陷他掌握大权，却不知事君之礼。宋理宗对余玠在蜀中的威名也心存疑惧，甚至怀疑余玠有自立为王的可能，听信了谗言，于宝祐元年（1253年）五月命临安府尹余晦代替余玠，同时召余玠回朝，表面授为资政殿学士，其实是一闲职。
余玠当时正要讨伐姚世安，闻召后愤懑不平，当年七月突然暴病而死，死因极为可疑。一种说法是他服毒自杀，但以余玠之为人，实在难以取信。不久后，余玠的得力部下王惟忠也被诬告暗通蒙古，处死。对修建钓鱼城有重大贡献的冉琎、冉璞兄弟也被迫去职还乡。
在中国史书上，总是不乏像余玠这样“大将未死敌手”的悲剧发生，这也正是中国历史最可悲、最可叹的地方。
余玠《瑞鹤仙》有词一首：
怪新来瘦损，对镜台，霜华零乱鬓影。
胸中恨谁省？正关山寂寞，暮天风景。
貂裘渐冷，听梧桐，声敲露井。
可无人，为向楼头，试问寒鸿音信。
争冷。
勾引愁绪，半演金铺，雨欺灯晕。
家童困卧，呼不应，自高枕。
待催他，天际银蟾飞上，唤取嫦娥细问。
要乾坤，表里光辉，照予醉隐。
又有七绝《黄葛晚渡》：
龙门东去水和天，待渡行人暂息肩。
自是晚来归兴急，江头争上夕阳船。
余玠创建的山城防御体系的重大军事价值在他死后才逐渐突显出来。这个本该更能有所作为的传奇人物，就这样不明不白地死去。但历史不会忘记他，四川人民也没有忘记他。蜀中民众听到余玠的死讯后，无不悲哀难过，如同失去至亲亲人。
令人扼腕而叹的是，余玠死后，继续受到奸臣的攻击，受到追削资政殿学士职名的处分。直到宝祐三年（1255年）八月谢方叔罢相以后，才又“诏追复余玠官职”。而后来奸臣贾似道当权，贪婪粗鄙，好搜罗各种奇珍异宝，他听说余玠死时，棺木中有玉带，竟然下令掘开余玠的坟墓，取走了玉带。
余玠死后，余晦接任，负责驻守四川。结果蒙古军前来侵扰，余晦接连战败，四川形势再度危急。
宋理宗本人在大敌当前时，却沉溺在声色享乐之中，大修宫室寺院，任用奸佞，导致朝政腐败不堪，促使南宋加快了灭亡。他最宠爱阎贵妃，阎氏一门因此而权势熏天。宋理宗还宠爱宦官董宋臣。董宋臣人称“董阎罗”，与阎贵妃、权臣丁大全、马天骥勾结，专事陷害忠良，豪尽民田，招权纳贿，无所不为。当时，有人在朝门上题字：“阎马丁当，国势将亡。”除阎贵妃外，贾贵妃也备受宋理宗宠爱，其弟贾似道因之也受到重用，由此成为祸国殃民的一代大奸臣。“西湖君臣犹歌舞，只待□山航海行”，如此腐朽的王朝，浑然不知灭亡的日子正在临近。
新一任的蒙古大汗蒙哥即汗位后，稳定了政局，开始谋划大举攻宋。就在余玠离奇死亡的同年，蒙哥派弟弟忽必烈率师远征大理国。大理国由段思平于公元937年创建。段思平为白蛮贵族，自称祖先是武威郡（凉州）人，他依靠三十七部乌蛮的力量，在南诏的基础上建立了大理国，段氏自称先世是武威郡（凉州）人，很可能就是蛮化的汉人。大理国的疆域与南诏略同，但实际上号令却局限在以洱海为中心的云南西部。大理国王位传至段连义时，大臣杨义贞废段氏，自立为广安皇帝。四年后，段氏臣高智升遣子高升泰率三十七部乌蛮灭杨氏，拥立段寿辉为王，但大权完全把持在高氏手中。宋哲宗元符二年（1099年），段寿辉让位给高升泰，高升泰改国号为大中国。高升泰死后，其子高泰明又让位给段正淳，改国号为后理国。这个时候的大理国，势力范围更加小得可怜，号令不出一隅，三十七部因为反对高氏专权，不但宣布独立，还屡屡与大理国交战。高氏时称高国主，段氏只是徒有国王虚名。不过，大理国与宋关系一直友善。宋徽宗政和六年（1116年），后理国王段和誉遣使来朝贡，宋徽宗封段和誉为大理国王。南宋宋孝宗乾道九年（1173年），大理国还曾派遣使者到邕州商议通商一事。可以说，大理国与宋朝的关系一直还算不错。蒙哥派忽必烈进攻大理国的目的，是打算在南宋南部安插一块基地，以完成蒙军包抄夹攻南宋长江中上游地区的计划。
忽必烈率军从六盘山出发，取道吐蕃，从忒剌（今四川松藩）分三路前进，过雪山，渡金沙河，沿路攻城略地。当年冬，到达大理境内。大理相国高祥屯兵大理城固守。十二月，在三路远征蒙军的包围进攻下，大理城破，国王段兴智逃奔善阐（今云南昆明），高祥逃至统矢逻（今云南姚安）被追杀。忽必烈迅即指挥蒙古军四出略地，占领了除善阐以外的大理国土。次年（1254年）秋，善阐被蒙古军攻破，大理国王段兴智被俘虏。至此，建国三百一十七年的大理国灭亡，共历二十二主。
此时，蒙古国已统一了中国的绝大部分领土，疆域包括今之淮河至秦岭以北，甘肃、新疆、青海、西藏及云南，形成了对偏安江南的南宋王朝的包围形势。又在淮北筑城、屯田，建立了攻宋基地；汪德臣立城利州（今四川广元），刘黑马初定成都，巩固了对川北、川西的统治，兀良合台、帖哥火鲁赤、带答儿实现南北合兵夹击四川，开辟了从川江以南包抄南宋的另一条战线。蒙哥认为实现先图全蜀，然后沿江而下灭亡南宋的时机已经成熟。
刘黑马，名刘嶷，字孟方，山东济南历城人。出生时，家中有白马产黑驹，因此以“黑马”为乳名，不料日后反以此名传遍天下。他与史天泽一样，均是蒙古军中的汉人高级将领。窝阔台即位后，设三万户，以刘黑马为首，重喜、史天泽次之，授金虎符，总管汉军。后增设七万户，仍以刘黑马为首，重喜、史天泽、严实次之。
宝祐四年（1256年）六月，蒙古大汗蒙哥召集诸王百官，商讨攻宋之计，这实际上已经拉开了蒙古全面灭宋计划的序幕。经过讨论，蒙哥随即制定了以进逼临安、灭亡南宋为目标的计划：命幼弟阿里不哥留守蒙古本土，亲自率军大举攻宋。此次，蒙古精兵强将倾巢而出，不灭南宋誓不罢休。蒙军主力兵分三路：蒙哥亲率一军攻打四川；其弟忽必烈率军攻打鄂州（今湖北武昌）；塔察儿、李璮等率军佯攻两淮，牵制南宋兵力；兀良合台自云南出兵，经广西北上，攻打潭州（今湖南长沙），再到鄂州与忽必烈会师。
为了配合蒙古大汗亲征，蒙军占据了宋人废弃的成都城（余玠入蜀建立山城防御体系后，成都府治迁往云顶山城），正式在此立城设署，以图全蜀。宋理宗虽然荒淫昏聩，但也料到蒙军此举必有图谋，于是以成都之得失关系全蜀安危为由，严令四川制置使蒲择之务须收复成都。皇帝下了圣旨，蒲择之自然不敢怠慢，决定亲自出马，收复成都。事先，蒲择之也做了周密部署，派都统杨大渊把守剑门关，负责阻挡利州（今四川广元）蒙军汪德臣部南下；又派都统段元鉴守卫灵泉山（今四川成都东南），大将刘整（后为贾似道猜忌，被迫投降蒙古，成为影响宋元战局的关键性人物）在江箭滩（今四川遂宁涪江渡口）布防，负责阻截蒙古大将纽□从夔州（今四川奉节）增援；这样，成都就处于孤立无援的境地。一切安排妥当后，蒲择之亲自率主力自重庆攻成都。当时驻守成都的蒙军主帅阿答胡刚刚病死，本来时机对宋军十分有利。不料蒙古大将纽□骁勇善战，首先在江箭滩突破了宋军防线，率援军冲进成都，然后整顿人马，领军固守。蒲择之虽然成功围困住成都，却久攻不下，又刚好遇上雨季，阴雨连绵，天气潮湿闷热，宋军士气十分低落。不久，蒙军汪德臣部冲破宋军防线，赶来增援，与成都城内的纽□部内外夹击，终于冲跨了蒲择之精心布置的包围线。蒲择之失败后，率军退回重庆。
纽□解成都之围后，趁机反守为攻，进围成都府治所在地云顶山城。云顶山是贯通东西川的军事要冲，东与炮台山锁江相望，共扼沱江金堂峡江防，西控成都平原，北恃高定关与小云顶互为依托，控制成都至潼川之要道，是成都东面之门户。宋代建国之初，就因为这里地势险要，在山下设立怀安军，这样，无论东川还是西川有事，均可凭借扼守云顶山而不得越境。余玠入主四川后，着手建立山城防御体系，云顶山城便是其中之一。正因为云顶山城易守难攻，所以才将成都府治由成都迁到云顶山城。
云顶山如此要地，宋军自然要全力防守，宋将刘整率军阻挡纽□军，但被蒙军击败。从成都撤退的蒲择之率军经简州（今四川简阳）东撤，云顶山城陷入孤立无援之中。城中食尽，守将姚世安投降。这是云顶山城建立十五年来的首次失陷，余玠当年苦心经营的川西最重要的堡垒，最终由姚世安拱手献给了蒙古人。
云顶山沦陷后，由于失去屏障，西川彭州（今四川彭县）、汉州（今四川广汉）、怀安军（怀安，今四川成都东）、绵州（今四川绵阳）等地相继失陷，威州（今四川理县西北）、茂州（今四川茂汶）诸州亦归附蒙古。宋成都府治不得不迁往嘉定（今四川乐山）。自此，南宋势力退出西川，成都府治南迁嘉定（今四川乐山），蒙军进一步巩固了在川西平原的统治，为蒙哥大举图蜀奠定了基础。
宝祐六年（1258年）七月，蒙哥亲自率四万主力，由六盘山出发，经宝鸡入大散关。同时，命留驻成都的纽□率军奔袭南宋四川军政大本营重庆，以牵制四川境内宋军，阻止长江下游之兵援蜀。自此，蒙军展开了对四川的大规模攻势，宋军则节节败降。蒙哥取金牛道入蜀。十月，入利州（今四川广元），渡嘉陵江，进驻剑门，攻陷苦竹隘（今四川剑阁西北），宋将杨立战死。十一月，蒙军攻破长宁山城。阆州大获城守将杨大渊举城投降，并领所部兵从征。蓬州运山城（今四川蓬安东南）宋将张悦投降。青居城（今四川南充南）裨将刘渊杀都统段元鉴出降。位于渠江南岸的大良城（今四川广安东北）守将蒲元圭也弃城投降。一时间，沿线诸郡破竹而下。
宝祐六年（1258年）底，蒙哥与另一路蒙军相会于合州钓鱼城下。当时钓鱼城被四川民众认为是难以攻破的堡垒，聚集了大量逃避兵乱的边地之民，有十数万人。当时的合州知州为王坚，为钓鱼城的最高指挥官。
王坚少年从军，应募赴枣阳加入“忠顺军”，一直是名将孟珙的部下。曾领兵烧毁蒙古军在邓州（今河南邓县）一带所积船材，从此崭露头角。南宋开始经营四川后，他跟随孟珙入川御敌，屡建战功，官至武功大夫。余玠死后不久，王坚被命为兴元都统制兼合州知州，主持钓鱼城防务。他为人富有谋略，上任后立即开始在冉氏兄弟创筑的钓鱼城基础上，大规模地修缮加固城防工事，征用所属五县民丁多达十七万人，并训练军队，组织民兵，储薪屯粮，日夜不懈，进行战备工作。在王坚的领导下，钓鱼城的防卫力量大大得到加强：钓鱼山山脚的南北两面各筑有一条延伸至江中的城墙，名为“一字城”，用以拦截敌军，当地人称为“横城墙”；又在江边修建了南北水军码头，布设战船，往来警戒，上可控三江，下可屏蔽重庆（今重庆市）。一字城墙和水军码头组成了双重防线，有力地保证了钓鱼城的外围；为了保障后勤，王坚还派人在城内挖天池、凿水井，钓鱼城内有大小池塘十三个，井九十二眼，可谓兵精粮足，水源充足。事实证明，正是由于王坚的深谋远虑，才直接导致了钓鱼城保卫战的胜利。
蒙哥曾经远征过欧亚许多国家，战无不胜，攻无不克，自负骁勇善战，威名远播，而自入四川以来，也是节节胜利，因此极为狂妄，大有已经视南宋江山为己物之意，一到合州，便派投降的宋人晋国宝前去招降。结果，晋国宝一进钓鱼城，就被合州知州王坚下令逮捕，押到阅武场（练兵场）斩首示众。
蒙哥吃了个闭门羹，面子上极为难堪，恼羞成怒下，决定强攻钓鱼城。蒙军将领术速忽里认为：“钓鱼城地势险要，易守难攻，不值得花费时间，不如绕过它直下江南。一旦我们夺取临安、灭亡南宋后，钓鱼城不攻自破。”然而，恃强好胜的蒙哥断然拒绝了术速忽里的建议，发誓要用武力征服钓鱼城。如此一来，一场大战将不可避免。
此时的蒙哥无论如何都没有想到，这场即将到来的大战不仅葬送了蒙古无数精兵强将甚至包括他本人的生命，还由此改变蒙古对南宋的战争格局，甚至缓解了蒙古势力对欧、亚、非等国的威胁，在中国史乃至世界史上都留下了浓墨重彩的一笔。
开庆元年（1259年）正月，寒风凛冽，蒙哥迫不及待地开始了行动。正式进攻前，他做了周密部署：分兵进攻钓鱼城周围的城池要塞，如派宋降将杨大渊攻合州旧城（今四川合川）、末哥（拖雷庶子）攻渠江流域的礼义山城（俗称三教寺寨，今四川渠县东北）、曳剌秃鲁雄攻平梁山城（今四川巴中西），以切断钓鱼城与外界的联系；又派留驻成都的大将纽□进攻忠州（今四川忠县）、涪州（今四川涪陵）二县，并在蔺市（今四川涪陵西）造起一座浮桥，以阻绝长江下游宋军的增援。又在铜锣峡（今四川重庆东）据险为垒，以阻遏重庆宋军北进。这样一来，钓鱼城孤悬一隅，完全成为了一座孤岛。在蒙哥看来，在这样的情况下，兵强马壮的蒙军再对钓鱼城发动攻势，不过是瓮中捉鳖而已。
二月，蒙哥亲自率军从钓鱼城东北渡过渠江鸡爪滩（今钓鱼城东北鸡心石），驻营于钓鱼城东五里的石子山一带。为了彻底孤立钓鱼城，不让城内宋军出城半步，他首先派人扫清了江上宋军船只，又命大将史天泽屯军在城南，专门封锁嘉陵江面，阻滞宋军援兵；派另一大将汪德臣屯军城西南角，负责夺取城外山寨。清掉外围后，蒙军的强攻终于开始了。钓鱼城当时有八道城门，分别是：始关、小东（城南）、新东、青华、出奇（城北）、奇胜（城西）、镇西、护国门。其中，“一字城”就是从钓鱼城城南小东门和城北出奇门延伸到入嘉陵江心的城墙。二月初三，蒙哥亲自督军进攻。二月初七，蒙军猛攻“一字城”。二月初九，蒙军猛攻镇西门。紧接着，连续进攻新东门、奇胜门、镇西门，均遭失败。王坚率领军民凭借天险地利据守，多次击退了蒙军的进攻。
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