段兴智继位后，大理终于抵挡不住蒙古兵的又一轮进攻，段兴智成了大理国的末代帝王。大理的亡国，比金朝亡得迟，而比宋朝亡得早。
次年9月，蒙哥汗命其弟忽必烈和大将兀良合台统军，发动了对大理国的大规模征伐，兵分东、西、中三路。忽必烈亲率中路军，于1253年10月过大渡河，抵金沙江，多位酋长归附，献计用革囊渡江，蒙古军遂用皮筏渡江，到达丽江，即历史上有名的“元跨革囊”。
忽必烈先派使者到大理劝降，大理相国高泰祥主张坚决抵抗，杀了使者。12月，忽必烈大军一路直下，长驱直入，进军龙首关，几乎没有受到任何抵抗地直逼大理城。随后，兀良合台率领的蒙古西路军也渡江到丽江县塔城、巨甸、石鼓。
东路军过金沙江到达楚雄、姚安。这样，三路大军对大理城形成包围之势。大理国内各族的贵族分子纷纷降蒙。当时的大理国，军事力量并不薄弱，但为了削弱段氏势力，控制国政，高氏有意一方面把大理国军队的精锐置于自己的控制之下，一方面则着力发展自己的地方武装，王畿之地的力量反而相当薄弱。
段兴智与高泰祥，引兵背城出战，惨遭大败，弃城而逃，各奔一方，蒙古军队不费吹灰之力地攻占了大理都城。忽必烈命令姚枢裂帛为旗，上写止杀，分头号令各街巷，于是军民安定。姚枢还搜集了大理的图书档册。蒙古兵在姚州抓获高泰祥，“泰祥奔姚州，被执，谕之降，不屈，命斩于五华楼。”高泰祥临刑，叹曰：“段运不回，天使其然，为臣殒首，盖其分也。”忽必烈认为他是忠臣，对其后代“许以世其官”。
