这支水军由5000艘舰船、70000人组成，他们在包围线的上游和下游进行训练，训练进行到一定阶段后，又与陆上各支军队联动起来进行了数次整体军事演习。襄樊郊外已然化身成了蒙古“水陆大军”的演习场。
蒙古大军不同于以往，摆出了长期驻留的态势，这一消息传到了南宋朝廷后，引起了极大的震恐。南宋宰相贾似道深知襄阳对于宋帝国的重要性，前后两次派出援军北上，但都被蒙古军击退。咸淳七年（1271年）六月，贾似道再次派出由范文虎率领的10万水陆机动部队，沿着汉水启程北上，这支部队可谓是南宋的王牌军团。
蒙古人其实一直在等着这一天的到来。在纯骑兵、步骑混合兵、纯步兵三种陆战部队的基础上，再加上新组编的水军，蒙古军利用各个要塞、堡垒布开了巨大的作战阵地，因而南宋军队此举无异于自投罗网，水陆皆遭大败，主力全部覆没，范文虎只身逃跑。
南宋由此一举陷入劣势。由于王牌部队被蒙古军击溃，整个南宋陷入了恐慌之中。之后南宋作为一个国家、政权，采取的任何援救行动（有一些取得了成功）都没有能够挽回局面。
在这段艰难的日子里，吕文焕里一边鼓励着被团团包围孤立无援的两城将士、百姓，一边苦苦支撑着局面。
而忽必烈这时开始投入使用新兵器“回回炮”。
南宋咸淳九年（1273年）一月，在樊城郊外出现了一架庞大的投石机，巨大的石弹摧毁了樊城的城墙，蒙古大军由此杀入城中，樊城陷落了。随后，搬入樊城之中的投石机将目标瞄准了襄阳。
可怕的巨大石弹轻松越过了宽广的汉水河面，从上空向襄阳袭来。位于襄樊两市之间的汉水也有七百到八百米宽，而当时这一武器至少具备了这样的飞行距离。而与弓矢、弩炮、火器不同，它的攻击根本无法抵挡。在可以逐一击破城楼、兵舍、民宅，并横扫所有守军、百姓的这一新兵器的恐怖威力之下，吕文焕开始想要放弃了。最终，在第二年二月，以保全全军、全体百姓的性命为条件，吕文焕开城投降了。
忽必烈对襄阳极尽优待，不仅按照之前的约定不杀一兵一民，还反而任命吕文焕为“襄汉大都督”，拥有汉水流域绝对的军事权力，其麾下将士也被授予忽必烈直属的“侍卫亲军”的地位，并和从前一样由吕文焕统领指挥。
这对于吕文焕及其部下来说，是难以置信的优待。首先，对自己六年以来的守城之战给予高度评价的，正是敌军蒙古人；其次，他们得到了作为蒙古大汗直属部队的特权以及比以往更大的势力范围，并被评价为最好的勇者，这对于习武之人来说算得上是至高无上的荣耀了。吕文焕及其将士们的感激之情是自然的，家族、百姓们的喜悦也是自然的。在守城之战中，两军死伤极少，因此在蒙古军队与吕文焕的军队之间并没有彼此萌生恨意，甚至还自然而然地产生了并肩作战的感情。通常伴随战争而来的血腥杀戮，在这次战役之中几乎没有出现。
相反，吕文焕大军及襄樊的百姓们开始对南宋朝廷失去信任。对于吕文焕来说，尤其是在守城之战中堂兄吕文德去世后，贾似道的态度就仿佛是想要吕氏兵团全军覆没一样，甚至故意抛弃了他们。当然事实不是这样，但贾似道当时极度的束手无策和南宋朝廷自始至终的猜疑引发了他们的这种联想。
怀疑进而越过了愤怒，直接升级为复仇的心态。此时，抛弃自己的人与认可自己的人、南宋朝廷与蒙古帝国的区别一目了然。在忽必烈麾下有许多汉人在为其效力，口头上的书生之论很少出现，靠华丽辞藻伪装自己的文人官僚之间的“党争”也很少发生，比起包括书生在内、上上下下都充斥着无限嫉妒与斗争的临安南宋朝廷，忽必烈这里可以说堪称“完美”。
吕文焕及其兵团向忽必烈立下忠诚的誓言，并自然而然地申请担任下一轮伐宋之战的尖兵。而蒙古方关于吕文焕等人“变节”、“背叛”一类的论调或评价，几乎自始至终都没有出现过。
而吕文焕的这次“变节”，决定了整个南宋的命运。
在蒙古大军进攻之前，南宋的防守便已经开始呈现出瓦解的态势。不管怎样，由于抵御蒙古军进攻而在南宋国内名声很高的吕文焕得到了蒙古人的优待，并乐于为蒙古人效力，这一点无疑成为最好的示范。
随后，蒙古大军势如破竹，只用了一年的时间，做好了完全的准备。战线从淮东到四川，覆盖了整条南北国境线。如果说襄樊之战是“点”的攻防的话，那么战争进入第二阶段之后，就变为了“面”的攻防。咸淳十年（1274年）正月，蒙古军在鄂州不战而胜，全体南宋守军向蒙古人打开了城门。蒙古军统帅伯颜给予降军很高的礼遇，并让其各自留任原职，同时严厉告诫自己军队的将士，不许掠夺一分一毫，不许伤害一兵一民，就这样，鄂州及其周边被伯颜悄无声息地吸收过来。自此，蒙古首次获得了长江以南的落脚点，并且是极其重要的落脚点。
咸淳十一年（1275年）三月，南宋宰相贾似道孤注一掷，亲自督师来到芜湖，此时南宋尚有2500余艘战舰，但军队已然失去了统一指挥和战斗欲望。伯颜先派蒙古骑兵来到长江两岸，接着使用战舰发动猛烈攻击。南宋军队很快乱了阵脚，大将夏贵第一个逃跑。错愕的贾似道鸣金收兵，试图阻止逃跑的士兵，但无济于事，全军瞬间崩溃了。南宋的命运也自此终结，贾似道因为战败而被追责，在流放的途中被杀死。
伯颜大军自鄂州出发以来，没有进行一次短兵相接的战斗便最终到达了南宋都城临安。至元十三年（1276年）正月，南宋朝廷与皇室向蒙古军开城投降，这次投降异常平静，很多临安百姓甚至不知道这件事情。