二十三日，面諭太子鐵穆耳，&ldo;伯顏才兼將相，忠於所事，不可以常人遇之&rdo;。伯顏西北王之稱號不能改變的事實，就落定下來，從此不再更改。
按照伯顏的建議，忽必烈又毫不遲疑地著手徵調和組編忠於他個人的精銳部隊，迅速擴充、重建怯薛部隊。用以保衛皇室，戍守北方各地，尤其是大都、開平一線心腹地區。
此外他還多次徵集各地兵員，很快組建起拱衛京畿的侍衛親軍。統領侍衛親軍的，是多年跟隨他出生入死的親信阿里不花等將領。為防範海都和乃顏的大軍。朝廷亟命：諸路市馬萬匹送開平府，詔燕京、西京、北京三路宣撫司運米十萬石至漠南沿線，很快完成了扼守大漠南緣、伺機渡漠遠徵的戰前部署。
察合臺後王八剌、朮赤後王的政治態度對忽必烈頗為不利。為改變此種局面，忽必烈先派支援自己的察合臺後王阿必失哈急馳西北，企圖用他控制察合臺汗國的政局，使之與中原漢地勢力為犄角，拑制漠北。阿必失哈一行在途經河西時為海都的軍隊截留，忽必烈的目的沒有達成。
不久，忽必烈抓住時機，以明確承認察合臺後王八剌、朮赤後王二者在各自勢力範圍內的既有權益為條件，爭取他們對自己的支援。他宣佈，自阿姆河西至馬木魯克疆界的塔吉克地面當歸旭烈兀統治守衛，自阿勒泰山至阿姆河之地則由阿魯忽鎮守。至此，除朮赤後王早已分治於欽察草原之外，突厥斯坦西部及河中地區、波斯和呼羅珊也正式從大汗直接領有的國土中分立出來，成為中央汗廷的守藩之國。但是此時勢弱的忽必烈只是那樣的說著，並沒有達成自己的目的，不過夜算是有效的分化了海都內部的統一。
在海都兵分兩路，大舉南下之時。東路軍由藥木忽兒、朮赤後王合剌察兒統率，自和林逾漠南進。西路軍由海都親自統領，直指六盤山，意在接收四川退屯該地的原蒙哥攻宋主力，這支軍隊在蒙哥死後曾歸阿速臺節制，阿速臺投奔漠北後，一直控制在阿里不哥的大將渾都海和哈剌不華手裡。
海都的左路軍以察八兒為帥，而且直接威脅最為富庶的中書省，因此忽必烈派伯顏親自領軍逆之，而以移相哥、納鄰合丹為其前部。移相哥軍擊潰藥木忽兒和合剌察兒，阿里不哥只好匆匆退回和林。其時約在當年初冬。當時和林城的殘破或許相當嚴重，所以到達不久，海都便南至汪吉河冬營地，以為短期休整。
海都大軍從他們的吉利吉思、謙州大本營南進，結集在和林北面鄂爾渾河、土拉河一帶。元軍在伯顏的率領之下在唐麓嶺（今唐努山）以南巡弋，逐漸形成對吉利吉思的軍事包圍，雙方不斷交戰，元軍一度進至位於謙河（今葉尼塞河上源）、兀速水（今葉尼塞河上游支流烏斯河流域）一帶。
元政府不斷向別失八里增兵，力圖收復天山南路諸城。海都之子察伯爾也逐步改變已恪守多年的擁兵觀望立場。禾忽子禿古滅襲攻哈剌火州，劫掠附近地區。海都之子察伯爾遣八把率眾三萬攻斡端，劉恩以眾寡不敵，破圍退師。元軍雖然丟失了斡端，至少北道的曲先（今新疆庫車）這時仍被元軍控制著。
都哇、不思麻領兵十二萬，擊敗諸王阿只吉，進圍畏兀兒亦都護所駐之哈剌火州。圍城之戰持續六個月。城中食盡。火赤哈兒亦都護獻女求和。都哇解去。忽必烈遂派伯顏西巡，取代阿只吉，負責別失八里軍事。
海都之子察伯爾以偏師襲阿勒台山地區，自率主力由阿力麻裡東進，在馬納思河（今瑪納斯河）與元軍交戰，擊潰元軍，掩殺至哈密力之地。畏兀兒亦都護火赤哈兒這時屯駐於哈密力，戰死。進攻別十八里，與綦公直戰於洪水山，海都大軍詐敗。在追擊敗軍時，綦公直因孤軍深入，援軍不至，綦公直陷死在叛軍中。此後亦都護移治甘肅永昌。海都之子察伯爾不久退回。元軍