癸丑年(公元1253年)十二月十二日，世祖率大军逼近大理城。大理国君主段氏权力弱小，大权被高祥和高和两兄弟掌握。十二日晚，高祥见大事不好，率领大军逃跑。段氏立即反击，世祖也派大将也占和拔突儿追赶。世祖攻下大理后，任命刘时中为宣抚使，与段氏共同安抚百姓，班师回朝。路上，抓获高祥，将他处死在姚州。
己未年(公元1259年)九月初一，亲脱里穆哥派遣使者前来拜见世祖，向世祖汇报了北部局势，带来宪宗驾崩的噩耗，并请世祖起程回北方，稳定局势。世祖说：“我是奉我哥哥的命令前来南方的，怎么能够还没有建功立业就回去呢?”拒绝了穆哥的请求。初三，世祖登上香垆山，从高处俯瞰长江。当天晚上，世祖派遣木鲁花赤、张文廉等人准备船只，准备攻打用大船扼守长江的宋朝军队。初四凌晨，天下着小雨，周围灰蒙蒙一片。所有大将都认为不能渡江，但世祖没有听从他们的建议，下令让将帅升起大旗，分三路进军。不久，天色转晴。世祖率军与宋军三次交战，杀死并抓获了许多宋军，一直打到长江南岸。世祖下令，士兵不许擅自进入百姓家中，违令者按军法处置。同时，世祖下令释放所有俘虏。几天之后，世祖派遣脱里冲道、李宗杰、訾郊前往鄂城招降，遭到宋朝官兵的反对，如雨一样密集的箭阻住了他们的去路，脱里冲道掉下马背被宋军生擒，李宗杰、訾郊逃了回来。不久，世祖率军到达鄂州城下，屯兵练习，准备攻城。初九，包围鄂城。世祖登上鄂城东北的压云亭，观看敌情。他确定贾似道带来的军队并非精锐之后，命令士兵作好攻城准备。十一月，贾似道派遣宋京前往求和，世祖当日率军返回北方，到达燕京。
此时宪宗已去世，脱里赤大量征集民众当兵。世祖见状，责问脱里赤。脱里赤借口说这是宪宗临死前的命令。世祖察觉出异样，下令将他征集的兵民全部释放，兵民因此对他感激不已。
中统元年(公元1260年)三月初一，世祖率领军队驻扎在燕京近郊，后进入开平。亲脱里合丹、阿只吉率领西路各位诸侯脱里，塔察儿、忽剌忽儿、爪都、也先哥率领东路各位诸侯脱里赶到开平。各位诸侯脱里和大臣都劝世祖登基，世祖再三谦让，但最终拗不过各位诸侯脱里和大臣的请求而答应了。陕西宣慰使廉希宪建议说：“高丽国脱里曾经派遣他的世子脱里入朝觐见，由于当时宪宗正率军攻打宋朝，因此扣留了他作为人质以防高丽帮助宋军。如今，听说他的父亲已经去世，如果立脱里为国君，送他回国，他一定会感谢我们，倾心归附我国，这就相当于不费一兵一卒得到一个国家。”世祖采纳了他的建议，让脱里回到高丽。此后，世祖任命、赵璧、董文炳为燕京路宣慰使。
