联蒙灭金
武仙军的覆灭，也使围攻蔡州的蒙古军少了一个大负担。但是，金国仅存的战斗力依然旺盛。绍定六年(1233年)九月，蒙古军都元帅塔察儿被金军击败于城下，士气低落。塔察儿就一面远远地修筑堡垒以防金军突围，一面派出使者王檝向宋廷发出联合灭金的邀请，同时还希望宋军能支援一些粮食，因为蒙古军所到之处可谓寸草不生。
早在成吉思汗时，蒙古就希望和南宋结盟，共同攻打金国。但宋朝人都记得“海上之盟”的教训，双方虽有使者来往，却并没有形成实质上的盟约，更谈不上出兵。不过形势逼人，金国被灭已经是迟早之事。十月，宋廷在权臣史弥远的决策下，决定联蒙灭金，命令京湖制置司出兵。于是派江海、江万载叔侄带孟珙领兵2万、运粮30万石踏上了灭金的征程。
金国集结了两万骑兵前来阻击，意图阻止宋蒙联军的形成。孟珙鼓噪前进，一举击溃前来阻击的金军，追杀到高黄坡，斩首一千二百级。十一月初五，宋军进驻蔡州城南，孟珙入蒙古军营与塔察儿相会。蒙古人是崇拜武力的民族，因而塔察儿对孟珙消灭武仙大加赞扬，拉着他一起打猎、喝酒，最后两人干脆结拜为兄弟。
双方开始合作。一天，金军忽开东门出战.想杀出重围。孟珙断其归路，擒拿偏裨将校80余名，其余多淹死在汝河里。孟珙断定蔡州城内已经断粮，诫嘱宋军：“当尽死守住阵地，严防金军突围。”他还与塔察儿画地为守，以防交战时宋蒙两军误伤。
十二月初六，宋军经过殊死战斗，进逼蔡州城南边外围立栅。初七，孟珙命诸将夺取制高点柴潭楼，经过反复争夺，宋军攻拔该楼，俘敌五百余人。蔡州倚仗柴潭水为固，城上楼架设有巨型弩炮，宋军将士不敢近前。孟珙身先士卒开挖柴潭堤，放潭水入汝河，用薪柴填平潭池，宋军顺利过潭攻城。与此同时，蒙古军也决开蔡州城西的练江，逼近城下。柴潭和练江是蔡州城墙外的天然屏障，守城金军为夺回天险，驱赶城中老弱孩童人，大锅熬成热油，以此为“武器”，往城下浇烫宋蒙士兵。孟珙以人道主义出发，派出道士劝阻了这种行为。入夜，金将义率500死士出南门拼命，宋军进攻受阻。听说友军有难，塔察儿令汉军万户张柔率敢死队20余人逾沟突城，被城中金军用钩连枪抓去2人。张柔也被钩住。孟珙见状，立即率前锋冲出，飞剑斩断钩子，救得张柔一命。
时间进入到端平元年(1234年)。宋军在蔡州城外欢度新年，城内的金国人却已经撑到了极限。正月初五，史书记载“黑气压城上，日无光”。初九，宋蒙联军发起攻城，遭到顽强抵抗。蒙古军在西城的外城凿了五个大洞，军队蜂拥进入内外城墙之间的开阔地，直到晚上竟没有进展，只好撤出城外。在南门的宋军战斗多时，也没能登城。
初九夜，金哀宗见大势已去，召集百官，表示要禅位于城东门守将、元帅完颜承麟。就这样，人类历史上一次凄惨的禅位仪式开始举行。
正月初十清晨，与禅位在城内举行的同时，城外的宋军统帅江海向宋军下达了总攻令。部将马义架云梯率先登城，万余人踊跃而上，南门楼上竖起了大宋旗帜，宋军率先杀入了蔡州城。登城的宋军杀到西门，打开门后放入蒙古军队。城里展开了激励的巷战，这是宋、蒙古、金唯一一次三国大交锋，熊熊大火燃烧着宫殿和街道，三方都在为各自民族的使命而战。随即金哀宗自缢而死，大将完颜仲德率领众军投河自尽。而接受了禅位的完颜承麟在最后时刻举行典礼，给金哀宗上谥号，接着就被涌入的宋蒙联军杀死。城中的战火熄灭后，金国的降臣带着孟珙找到了金哀宗的尸体，尸体已经焦黑无法辨认。孟珙把尸体一分为二，一半归宋，一半归蒙古。并分了金国皇帝的仪仗器械和玉玺等宝物。金国彻底灭亡。
孟珙立下不世之功，一雪靖康耻、臣子恨，完成了岳飞等前辈的夙愿，给百年来受尽战争苦难的百姓英烈复了仇。回到襄阳，擢为武功郎、权侍卫马军行司职事、建康府都统制。孟珙虽然武功郎官品较低，但是职事官的侍卫马军行司属于中央禁军三衙之一，体现了宋廷对他功劳的认可。
临安面君
金国灭亡后，刚刚亲政的宋理宗派太常寺簿朱杨祖前往河南府(今河南洛阳)，祭扫北宋诸帝陵寝。不料谍报显示蒙古军在孟津、潼关一带开始屯军。使者想从淮东出发，此时踌躇不前。孟珙认为，淮东的南宋军队，由淮、泗沿着直到汴(今河南开封)，路途时间较长，不如选精锐骑兵疾驰，不到十日便可完事，于是他和几位使者昼夜兼行，到达洛阳，干净利落地完成祭拜后安全回到襄阳。
正当孟珙在襄樊组建镇北军以防备蒙古南侵时，枢密院命令他赶赴行在临安(今浙江杭州)议事。宋理宗对孟珙非常器重，召见后夸奖道：“你是名将之子，忠诚而又勤恳，破蔡灭金，功绩昭著。”孟珙则说：“这都要归功于宗庙社稷的威灵，陛下的圣德，和三军将士的努力，臣何力之有?”宋理宗很高兴，又咨询中兴大计。孟珙答：“希望陛下宽民力，蓄人材，等待时机。”端平元年六月，宋理宗发动端平入洛，想抢夺中原土地，不料被蒙古人打的大败。他对宋蒙形势的发展陷入迷茫之中，问起与蒙古的和议，孟珙的回答掷地有声：“臣是一介武士，当言战，不当言和!”这是一个武将最标准的回答。宋理宗听了后，就给孟珙很多赏赐，并任命他知黄州(今湖北黄冈)，节制黄、蕲、光三州及信阳军的兵马。
孟珙于端平三年(1236年)到任黄州后，加紧筑城墙挖城壕，招募流民开荒，安顿各部军队，从而使黄州防务更加稳固，为后来黄州之战的胜利打下了坚实基础。孟珙可能不知道，他即将担起保卫大半个南宋的重任。
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