1212年秋，成吉思汗再次率军南下攻金。兵分两路：东路由大将哲别率领进攻辽东，目标是攻取东京（今辽阳）；西路由成吉思汗亲率，攻西京（今山西大同）。成吉思汗避开金国中都而攻两翼之法，可分散金军力量，为尔后进克中都创造条件。
哲别率领蒙古东路军，以降蒙的契丹人移剌捏儿为向导东去，见机行事。
成吉思汗率领蒙古西路军，越过阴山，直趋西京。他采取围城打援之策，命一部兵力包围西京城，大部兵力埋伏于西京东北方向密谷山待机。果不出所料，在西京之战打响后，金军元帅左都监奥屯襄率部从东面沿长城救援西京。当奥屯襄部进入密谷口时，成吉思汗指挥伏兵四起，将其全歼。只有奥屯襄一人身免，逃回中都，被罢职除名。成吉思汗遂转移主力，齐攻西京，遭守军顽强抵抗，战斗十分激烈。他亲至城下督战，不幸被流矢射中，不得已下令撤围。在回师途中，又命四子拖雷及驸马赤古攻破宣德（今宣化），毁其楼橹，抢走该城盛产的大批果酒而去。
同年冬，哲别遵照成吉思汗的旨意，率军远程奔袭辽东，从坚冰上渡大凌河、辽河，如入无人之境，直趋东城，东京系女真人的发祥地之一，也是金国的大后方，城防十分坚固。哲别首次攻城失利，遂改为智取。他佯装败逃，退兵500里，使东京守军以为蒙古军不再来攻，放松戒备。蒙古游骑在途中俘获金廷去东京的传诏使，哲别即命蒙古兵穿上金使服装，乔装金使，先行去东京。东京守将开门迎使者入城，哲别率精骑跟“使者”之后一昼夜飞驰而至，一举突入城中，俘虏金军10万人，缴获大批武器和器材，大掠月余，然后由原路退还。
六、与辽王结好
在金国辽东地区，有个名叫耶律留哥的契丹人，曾被金廷封为干户长。1212年，他听到成吉思汗进攻金国的消息，大为振奋，于隆安（今吉林农安）、韩州（今吉林梨树东）等地起兵反金，数月间，众至10余万人，被推为都元帅。
成吉思汗闻讯，认为这是在金国的发祥地出现的一股反金势力，是蒙古可以借用的力量，于是，速派部将按陈、浑都古率军前往，与耶律留哥在金山（今大兴安岭）结盟。此举挖了金国的墙脚，金廷大为恼火。金将胡沙率领号称百万的大军来攻耶律留哥。成吉思汗闻报，派部将孛都欢、阿鲁都罕率千骑，从侧后袭击胡沙，配合耶律留哥等横冲金军，大败胡沙，获其辎重无数。
1213年春，耶律留哥称王，国号辽，都城咸平（今辽宁开原县北老城镇）。金宣抚万奴率领40万大军来攻，耶律留哥在蒙古军的协助下，又大败金军。不久，金左副元帅移刺都率兵10万来攻，再次被蒙辽联兵击败。1215年，耶律留哥与长子薛阁带上银币90车，去蒙古国拜会成吉思汗。成吉思汗得知前来拜会者甚众，便规定仗义效顺蒙古的第一个金国人最先接见。蒙古汗廷排列名单，以耶律留哥为最先。成吉思汗见到耶律留哥，大为高兴，热情款待，命将耶律留哥奉献的礼物，陈列于汗廷的白毯之上，展出7日后方纳入库。又命赐给耶律留哥金虎符，仍为辽王。
不久，辽郡王耶厮不乘耶律留哥外出，发动叛乱，杀蒙古兵近300人，自称辽帝。成吉思汗闻此消息，派人安慰耶律留哥毋忧，且以蒙古军一部交由耶律留哥指挥，镇压叛乱，夺回其妻姚里氏等2000多人。叛将耶厮不为其部下所杀，叛将乞奴率叛众逃奔朝鲜，被部将金山所杀，金山又被部将咸舍所杀。蒙古军协助耶律留哥历经4年的征讨，终于平息叛乱，收复辽东，仍然附属于蒙古。
在耶律留哥病死后，其妻姚里氏统领其众。正在西征的成吉思汗闻讯，特令在西域召见耶律留哥之妻姚里氏及其子孙。他见到她们后，高兴地赞扬姚里氏说：“健鹰飞不到的地方，你妇人也来此，真了不起！”遂赐好酒，慰劳备至。封耶律留哥长子薛阁袭辽王，赐号拔都鲁（勇士），其他子孙也都有所封授。他们之中的好几个人，后来都成了蒙古和元朝的战将。
七、巧取居庸关
1213年秋，成吉思汗第三次率军南下攻金，再由野狐岭入长城。此次主攻目标是中都（北京）。
金国在遭到蒙古军的两次进攻后，看出成吉思汗的总意图是夺取中都，因此，特别加强了中都及其北部屏障居庸关一带的防守。
此前，金帝完颜永济曾命元帅右都监术虎高琪，率10万大军屯驻居庸关北怀来、缙山（今延庆）一带。闻蒙古军复从野狐岭突人纵深，金帝特命尚书左丞完颜纲为主帅，统辖怀来，缙山地区军政，以增强居庸关屏障。同时，又命工匠把铁熔化封固居庸关门，并在关门之外布设专伤蒙古骑兵的铁蒺藜百余里，在关上部署重兵镇守。
成吉思汗侦悉金军上述部署后，决定将夺取居庸关分为两步走，首先进行怀来一缙山之战，获胜后再组织居庸关之战。
怀来一缙山之战，蒙古军打得很漂亮。因为，战前成吉思汗已通过各种渠道掌握了金军正、副帅之间的矛盾和兵力部署等情况。原来，术虎高琪曾在进攻南宋时立有战功，号平南虎威将军；在1211年蒙古军进攻中都时，又因守城有功累升缙山防御使、权元帅右都监；他急于再立战功高升。但左丞完颜纲在攻宋战争时曾兵败四川，此次充任主帅后，想争头功，故不听右丞相徒单镒的劝阻，亲带精兵10余万至缙山，改变术虎高琪的部署，因而金军战守不定。成吉思汗据此率军先打败将完颜纲一个措手不及，继而攻打坐山观虎斗的术虎高琪，金军全线溃败。蒙古军乘乱掩杀，全歼金军主力20万人。此役蒙古之胜，促使金朝宫廷的矛盾更加激化。金大将胡沙虎杀死金帝完颜永济；接着回到中都的完颜纲又被胡沙虎以兵败罪杀于市中；术虎高琪兵败后畏罪，自率亲兵窜人中都宫廷，先下手为强，杀死胡沙虎。金廷内的相互残杀，极大地削弱了抗蒙力量。
成吉思汗在获捷于怀来一缙山之战后，乘胜率军逼近居庸关北口。见居庸关备御有序，实难力取，遂采取避坚就瑕之策，只留一小部兵力在北口虚张声势，牵制金军；自率主力从右翼迂回南下，偷越五回岭（今河北涞源东），袭破紫荆关，夺取涿州城，从西南方威胁中都。另遣大将哲别率领精骑，在曾出使金国的札八儿引导下，在夜间走小路，通过黑树林的涧道，绕至居庸关南口，乘守军不备，金鼓之声齐鸣，不待金兵从睡梦中惊醒，便一个个死于刀斧之下。随之，蒙古军南、北夹击，迫居庸关守军投降，打开了通往中都的大门。
成吉思汗召集诸将商议战事，针对诸将急于攻城的情绪，指出：中都虽在眼前，但强攻必然伤亡过大，得不偿失。遂决定兵分3路，深入金国腹地，进行扫荡作战。时至次年春，3路大军除中都等11城未克外，几乎扫遍旧黄河以北广大地区，中原大地出现了“白骨纵横似乱麻，几年桑梓变龙沙，只知河朔生灵尽，破屋疏烟却数家”的残破景象（元好问诗句）。然后，成吉思汗及各路大军会师中都城下。他再次制止诸将急欲攻城的建议，而以大军作威慑，遣使入城逼降。金宣宗完颜殉无可奈何，只好答应成吉思汗的条件，向成吉思汗奉献岐国公主及金帛，童男女500人、马3000匹，并派丞相完颜承晖陪送成吉思汗出居庸关，战事又告一段落，
八、建蒙古炮军
成吉思汗为什么不敢攻打中都？这里自有他的苦衷。他记起1211年，哲别兵临中都城下，遭到城上炮火轰击，伤亡一片，只得无可奈何地撤退。教训更为深刻的是1212年的西京之战，成吉思汗不仅未能破城，反而身中流矢，被迫撤围。1213年夺占居庸关，不是靠的强攻，而是靠的智取。1214年春大军屯于中都城下，眼看即将到嘴的肥肉不敢伸手去取，就是因为缺乏攻城能力。如何攻克坚城深池？成吉思汗陷入冥思苦想之中。
一天，成吉思汗问部将喳木海：“攻城略地，兵仗何先？”唵木海对此已有研究，从容地回答说：“攻城应以炮石为先，力重而能及远故也。”（《元史。喳木海传》）成吉思汗为久思不得其解的难题找到答案，十分高兴，当即命喹木海为炮手。又他令人去把大将木华黎唤来，说：“喳木海告诉我，攻城用炮之策，甚好！甚好！我要重用唵木海，建立自己的炮军，何愁坚城不破。”