到了十一月，忽必烈圍攻鄂州兩個多月，戰事完全處於膠著狀態。宋軍援兵陸續趕往鄂州，剛剛增援四川的呂文德調任京湖製置使，自四川揮師東下，衝破蒙軍阻截，乘夜突圍進入鄂州城中，加強了鄂州的防禦力量。新上任的右丞相兼樞密使賈似道也從漢陽移軍黃州，扼守長江衝要。
就在局麵對宋軍有利之時，賈似道私下派宋京為使者，到蒙古軍營求和，表示願意稱臣納貢。忽必烈沒有同意。這時，忽必烈妻子察必派人前來密報阿裏不哥正在蒙古大本營謀立大汗，催促忽必烈立即北返。忽必烈為了爭奪汗位，決定立即撤軍。臨行前還虛張聲勢，揚言要立即進攻臨安。賈似道非常緊張，恰好此時傳來了蒙古大汗蒙哥的死訊，他才稍稍緩過氣來。畏敵如虎的賈似道不但不乘機出擊，反而再次派宋京前往蒙古軍營，請忽必烈派人前來議和。忽必烈正要出發北歸，立即順水推舟，派趙璧為使者前往宋軍營議和。賈似道的談判代表提出：請蒙古軍北撤，南宋向蒙古稱臣，降為藩屬；兩國以長江為界，南宋全部割讓江北土地；南宋每年向蒙古進貢銀幣二十萬兩，綢緞二十萬匹。正在談判之中，蒙古使者趙璧遠遠望見蒙古軍營搖旗相招，立即動身離去，臨別時說：“他日再議。”當天，忽必烈大軍即拔營北返。這個所謂的和議即成為初步的口頭協議。
蒙古軍撤退後，賈似道不顧忽必烈主動撤兵的事實，隱瞞割地賠款求和的真相，同時截殺殿後的蒙古士卒，用他們的人頭謊報抗蒙得勝，為此上表說：“諸路大捷，鄂圍始解，江漢肅清。宗社危而複安，實萬世無疆之休。”昏庸的宋理宗不辨忠奸，認為賈似道立了大功，特下詔褒揚，說賈似道“隱然殄敵，奮不顧身，吾民賴之而更生，王室有同於再造”，加封其為少師、衛國公。賈似道回到臨安時，宋理宗更是下令群臣到郊外迎接“功臣”賈似道，慶祝來之不易的“勝利”。從此，賈似道完全把持了朝政中軍政大權。尤其是他為了鞏固權位，大力排斥異己，將熟悉邊防事務的大臣排擠出朝，當時武將中除了除了主動依附於他的呂文德和馬光祖外，其餘全部去職。南宋朝政更加腐敗。
忽必烈撤軍後，正在圍攻江西隆興的蒙古鄭鼎部以及湖南潭州（今湖南長沙）的兀良合台部也隨即撤軍。這樣，三支蒙軍主力，南下的忽必烈以及北上的兀良合台軍均是一路克捷，完全按照預定計劃進軍，隻因西路主攻戰場蒙哥的失敗而功虧一簣，導致了蒙古這場聲勢浩大的滅宋戰爭的全麵瓦解，從而使南宋朝廷多存在了二十年。可以說，完全是釣魚城保衛戰扭轉個整個戰局。
而蒙哥之死不僅僅改變了中原的戰局、延續了宋祚，還緩解了歐亞戰禍，阻止蒙古勢力向非洲擴張。當時，蒙軍正在旭烈兀帶領下，發動第三次西征，先後攻滅盤踞裏海以南諸山城的木剌夷國、攻陷報達（今伊拉克巴格達）、滅黑衣大食（阿拉伯帝國阿拔斯朝），並侵入敘利亞（苫國）。敘利亞國王納昔兒棄大馬士革逃往密昔兒（埃及），留守長官獻城投降。正當旭烈兀準備向密昔兒進軍時，得知蒙哥死訊，於是派大將怯的不花率軍二萬繼續攻掠敘利亞各地，自己率大軍東還以尋機爭奪汗位。結果怯的不花因寡不敵眾而被密昔兒軍隊打敗，蒙古軍所占領的敘利亞各城得而複失。從此，蒙古的大規模擴張行動走向了低潮，蒙古勢力始終未能打進非洲。正因為釣魚城在戰爭史上的重大意義，改寫了世界中古曆史，因此被歐洲人稱為“東方麥加城”、“上帝折鞭之處”。
就在蒙哥死在釣魚城下的這一年，宋朝壽春府（今安徽壽縣）又創製出一種新的火藥武器，名叫“突火槍”。其實早在紹興二年（1132年）年，宋朝就已經發明了火槍。這種突火槍以巨竹為槍筒，內裝火藥、子窠（子彈的前身），點燃引線、引發火藥後，即可射出子窠。這種能射出子彈的管形火器，經後世改進發展為槍炮。盡管宋朝發明了火藥，又擁有了火槍，最終還是沒有改變滅亡的命運。中國幾千年的曆史，每一個政權的滅亡，與其說亡於外來強敵之手，倒不如說是禍起蕭牆，潰敗在自己的根上。
釣魚城解圍後，創建不世奇功的王堅聲名響遍大江南北，成為眾望所歸的英雄人物。南宋朝廷也加意恩寵，封王堅寧遠軍節度使、依前左領軍衛上將軍、興元府駐紮，禦前諸軍都統製兼知合州（三品），節製兵馬，進封清水縣開國伯。
然而，蒙哥的靈柩還未走遠，英雄的事跡猶在耳邊回響，餘玠的悲劇命運再一次降臨到王堅身上。權臣賈似道嫉妒王堅戰功，生怕他功大壓相，將他調回京城臨安（今浙江杭州）。從此，王堅再也沒有回到他全心全意經營的釣魚城，備受權臣的疑忌排斥，最終於景定五年（1264年）抑鬱而死。合州軍民聽到王堅的死訊後，無不悲痛欲絕，特意立廟祭祀，建碑紀念王堅的功勞——“堅以魚台一柱支半壁”，至今猶存。王堅之子王安節後來在德祐元年（1275年）保衛常州（今屬江蘇）時抗擊元丞相伯顏率領的元大軍而死。奇怪的是，王堅這樣的人物，《宋史》中竟然無傳。
王堅被調離釣魚城後，其部將張玨奉命繼續守衛釣魚城。張玨，字君玉，鳳州（今陝西鳳縣東北）人。他在十八歲時到新建成不久的釣魚城參軍，因屢立戰功，升為中軍都統製，時人稱其為“四川梟將”。王堅堅守釣魚城時，張玨已經成為副將，為保衛釣魚城立下了赫赫戰功，史書稱其人“魁雄有謀，善用兵，出奇設伏，算無遺策”。景定四年（1263年）十月，張玨升為興元府諸軍都統製兼利州東路安撫使、合州知州。因為興元府已被蒙古軍攻占，都統製司和安撫使司也都移到合州。四川作為戰區，仍然是宋蒙反複激戰爭奪的目標。因此張玨上任後，積極恢複當地的農業生產，訓練士兵，修整兵器，為保衛合州做好了充分的準備。
鹹淳二年（1266年）十一月，張玨派部將收複渠州（今四川渠縣）州治所在的大良平山城。次年四月，蒙古軍又進攻合州，此時蒙軍的水師已經初見規模，水陸兩路來勢洶洶。張玨將船碇泊在款龍溪一帶的江麵，截斷水流，積成一座水城，挫敗了蒙古水軍的攻勢。鹹淳八年（1272年）四月，張玨又在與釣魚城隔江的宜勝山（今合川北）築城，用來加強釣魚城的防守能力。次年正月，蒙古軍又進逼釣魚城，張玨得到消息後，“乃張疑兵嘉渠口”，又“潛師渡平陽灘”，再次擊敗了蒙古軍的進攻。
德祐元年（1275年）五月，張玨升任四川製置副使、重慶知府。宋朝廷又命他帶兵來京保衛京城，但是當時入川的道路已被阻斷，詔令沒有能送到張玨手中。當年從秋天到冬天，蒙古軍大力圍攻重慶，重慶援絕糧盡。張玨無法到重慶上任，隻能繼續留在合州釣魚城中，但“屢以死士間入城，許以赴援，且為之畫守禦計”。為了解重慶之圍，次年（1276年），張玨派部將趙安襲擊蒙古軍的東川行院所在地青居城（今四川南充南），逼迫蒙古軍部分回師青居城。張玨又派部將張萬以船艦載精兵，從水路突破重圍，衝入重慶城，增加了重慶守軍的防備力量。
隻是，就在張玨為四川戰區力挽狂瀾的時候，太後謝道清和宋恭帝獻出了玉璽和降表投降，蒙古軍進入了南宋京師臨安。當年（1276年）五月，宋端宗在福州（今屬福建）重建南宋政權，改當年為景炎元年。