在宋辽两军都打得筋疲力尽之际，蒙古大军赶到，向西京发起了猛烈的进攻，又经过一个月的激烈残酷的战斗，西京终于被攻陷，耶律普速完于乱军之中失踪，辽帝耶律直鲁古赴西岳园纵火自焚身亡，贵族大臣随同赴死者甚众，辽国自此灭亡。
攻陷西京后，宋军和蒙古军又分头攻击辽国各处重镇，历时一年，除中亚地区外，辽国各地皆被平定，辽国遂亡。
辽国灭亡后，宋蒙双方按约定平分辽土，结果对于宋朝方面的提案，蒙古认为吃亏，双方一直未能谈拢，在这种情况下，好战的张俊索性暗中会同诸将制定了进攻蒙古军大帐的计划，约期共同进兵，结果为蒙古军查觉，暗中设伏，先将前来进攻的李显忠部歼灭，然后集中兵力攻击魏胜军，将魏胜军击灭后，蒙古军转头进攻刘琦军，刘琦先期得到了魏胜军败兵的警告，结阵自守，阻住蒙古军去路，并向张俊请援，张俊得知李显忠和魏胜给蒙古军杀死，全军覆灭后魂不附体，率军南逃，根本不顾刘琦的死活，结果刘琦军在坚守二十余日后，被蒙古军铁骑攻破，刘琦及部下大都战死，仅千余骑逃归。
轻易歼灭了宋军主力后，蒙古军遂大举南下，不但一举将宋军逐出辽国土地，而且还攻入了宋朝本土。
败报传来后，宋高宗赵构大惊失色，他将罪过全都推到了宰相张浚身上，将张浚罢免，以朱胜非为相，重新启用岳飞、狄锋、韩世忠三大将，恢复他们的官职，想用他们挽救危局。三大将在接到朝廷诏书后都是由流放地直接奔赴任所。