灭亡金朝是成吉思汗铁木真的既定方针，他临终时的三条遗嘱中，专门提出了，“假道于宋，宋、金世仇，必能许我，则下兵唐、邓，直捣大梁。金急，必征兵潼关。然以数万之众，千里赴援，人马疲弊，虽至弗能战，破之必矣”的“灭金方略”。窝阔台登上汗位后，继承了铁木真的遗志，领兵伐金。从窝阔台开始，蒙金之间的战争进入实质性阶段。1229年到1231年期间，蒙金历经几战，双方互有胜负。1231年，窝阔台召集蒙古众将一同商讨伐金的战略，最后合计出兵分三路，由三路人马一同围困汴京。

金正大四年（1227年）春，成吉思汗攻打西夏时，另一支蒙古军就在侵掠金统治下的陕、甘地区。金正大五年（1228年）正月，成吉思汗死后，侵陕的八千蒙古军在拖雷的带领下，进入大昌原，却被金朝名将完颜陈和尚（完颜彝）以四百骑兵打败。

完颜陈和尚生长于弓马娴熟的戎武之家，自幼尚武、勇力过人，行动疾如风雨。他率领的忠孝军由回鹘、蛮、羌、浑、汉等族四百余人组成，战斗力极强。在应命出征前，完颜陈和尚不慌不忙，沐浴更衣，然后披甲上马，率领铁骑直奔敌营。由于他身先士卒，勇往直前，部下将士也毫无畏惧，奋勇杀敌，竟以四百铁骑打败了八千蒙古兵，迫使蒙古军从庆阳败退，取得了大昌原之战的全胜。此仗的胜利使完颜陈和尚声名远播，这也是金与蒙古交战近20年，惟一的一次大胜仗。

太宗元年（1229年）十月，窝阔台派大将朵忽鲁率领部将进围陕西庆阳。金朝为了缓兵之计，特派陕西行省遣使送羊酒特意犒劳蒙古军队，还派使者到蒙古汗廷以缓和双方的关系，却秘密地派遣移剌蒲阿去庆阳作战。结果，蒙古军与金军再战大昌原，朵乎鲁战败，金朝解了庆阳之围。金军主将移剌蒲阿遣还蒙古使臣斡骨栾，说：“吾已备齐兵马，汝等可来战乎？”窝阔台闻听此言，大为震怒，扬言誓报大昌原之仇，他拜天九日，决定亲征。

太宗二年（1230年）七月，窝阔台与皇弟拖雷、皇侄蒙哥（拖雷长子）统率大兵，向金朝的山西发起进攻。诸王阿勒赤歹（铁木真同母次弟合赤温之子）、口温不花（铁木真异母弟别勒古台次子）等，攻金潞州（山西长治）凤翔（陕西）。各率本部人马兵分三路，向金军发起进攻。蒙古军攻下天成堡，经西京，至应州，在雁门关激战，先后攻破代州和石州。

1230年八月，东路军由汉族名将史天泽进围金军大将武仙（金朝的地主武装首领，在1228年归顺金朝，并设置了卫州府。）于旧卫州（即汲县）。蒙古西路军由拖雷率领，南下与原在庆阳地区的蒙军会合。九月，武仙率军围攻潞州的蒙古军，窝阔台命塔思（孛鲁长子，木华黎之孙）领兵救援。武仙退保潞州东原上，金将领移剌蒲阿领兵夜袭蒙古军，塔思战败，蒙古辎重、人口都被金军俘获。武仙还军，攻占潞州。

十月，窝阔台再遣万户燕只吉台（察合台的玄孙）与塔思等攻潞州。武仙遁走，还屯卫州。蒙古真定万户史天泽等率领河北蒙、汉军围攻卫州。金哀宗完颜守绪调遣完颜合达、移剌蒲阿领兵十万救卫州。完颜合达等先遣完颜陈和尚忠孝军及亲卫军等三千人作先锋出击，蒙古兵败退，卫州围解。完颜陈和尚的忠孝军又立了战功。金朝的卫州解围后，完颜守绪登上城门犒劳三军。并下令以移剌蒲阿为参知政事，与完颜合达行省于阌乡，领兵防守潼关，另外调遣武仙的兵去鹘岭关扼守金州路。

窝阔台亲自率领的中路军渡过黄河，占领同州、华州和京兆东南部分地区，牵制屯驻在阌乡和渑池的完颜合达和移剌蒲阿率领的十几万金军。十一月，窝阔台派速不台进攻潼关、蓝关，金朝潼关的总帅纳合买住、忠孝军完颜彝等率军拒战，速不台败归。这就是金军所谓的“倒回谷之捷”；这还是横行欧亚的常胜将军速不台，有生以来第一次被打败。

1231年正月，速不台攻破潼关南小关等地，金朝的卢氏、朱阳等地也随之被破。二月，蒙古军攻陷凤翔。四月，完颜合达与移剌蒲阿决定放弃京兆，同时下令京兆守将将居民迁至河南，退保潼关。从此，潼关以西不再是金朝的地盘。蒙古大军占领了向金朝的首都开封进军的战略基地。窝阔台出兵侵金以来，金、蒙互有胜负，蒙古兵并没有取得多少进展。

同年五月，窝阔台在官山九十九泉避暑，召集蒙古诸王将领商议灭金的战略，做出了三路灭金的战略部署：蒙古军兵分三路，左路军由斡陈（特薛禅之孙）那颜率领，进兵济南；中路军由窝阔台亲自率领，攻河中府，转向洛阳；右路军由拖雷率领，自凤翔过宝鸡，入小潼关，经过宋境沿汉水而下，自唐、邓攻汴京。三路军计划在第二年（1232年）春季，合围汴京，消灭金朝。

1231年七月，拖雷从凤翔南下之际，先派使者到南宋四川方面希望假道并约合兵灭金，没想到蒙古派去南宋的使者刚到陕西青野原就被南宋守将杀死。拖雷闻之大怒，于是破宝鸡后率军入大散关，进入宋境。他率领蒙古军南下席卷了大安军、利州、代州等地，又破武休关，经过华阳等地取洋州，入兴元。拖雷的先锋将领按竺尔向四川制置使桂如渊假道，桂如渊被迫派向导引蒙古军经过凤关、金州，取房州。随后，蒙古军北上，在武当山大破金军，到达了汉水南岸的钧州。从钧州渡过汉水，进入了金朝唐、邓地区，完成了假道于宋，下兵唐、邓的战略计划。

蒙古军队化整为零，分散进军，向汴京挺进。金军一路遭受来自蒙古军的四面袭击，士兵得不到休息，军粮也急剧短缺。趁着金军疲惫之时，蒙古军故意让开通往钧州的路，并设下陷阱，金军掉以轻心，进而大败。

1232年正月，蒙金双方于钧州三峰山展开了激烈的战斗。此次战役，金朝的主力军队耗损惨重，“金军无一人得逃者”，诸将多死，唯有武仙得以逃跑；金朝可谓元气大伤，再无崛起之势，灭亡指日可待。三月，窝阔台与拖雷撤兵北还，留速不台等围攻汴京，令国王塔思与大将忽都虎统兵平定南州郡。

速不台进围汴京，先派使者谕降。金哀宗完颜守绪送曹王讹可为质，派出议和使者，但是并无结果。之后，蒙古军用石炮攻城，昼夜不息，而金军守将们则使用当时先进的火器震天雷、飞火枪，给蒙古军造成了极大的杀伤。速不台攻城16个昼夜，内外死者数以万计。同年七月，窝阔台派使臣唐庆等三十余人入汴京招降，结果却被金军兵士杀死，蒙金双方于是断绝了议和的关系。1232年十二月，蒙古与南宋达成伐金的协定：灭金后以河南地归宋。

1233年正月，金哀宗面对汴京城粮食援绝，人人相食的现象，决定放弃这里，逃往归德（今河南商丘）。速不台立马率兵包围汴京，并派出一支队伍追击金哀宗。金朝的西面元帅崔立发动了政变，杀死了还没来得及逃走的二相，并派人向速不台请降。速不台进入汴京城内，想要屠城，结果被耶律楚材阻止。

四月，南宋遵约派孟珙率军进攻唐、邓，打败武仙军。速不台根据窝阔台“罪止完颜氏”的命令，处死了梁王、荆王和诸宗室男女五百余人，将太后、皇后两宫送往蒙古草原。五月，金哀宗逃往蔡州（今河南汝南），派使者与南宋讲和，南宋拒绝了金朝的要求。八月，蒙古军与南宋军分道进攻蔡州。宋蒙两军合力将蔡州围住，防止金兵突破重围，同时也隔断了金军的支援。蔡州在被宋蒙军队围困三月之后，弹尽粮绝，终于被攻破。金哀宗完颜守绪（宁甲速）在幽兰阁自缢而死，金朝灭亡。