蒙古灭大理之战发生于1252年（蒙古宪宗二年、大理天定元年）至1254年（蒙古宪宗四年、大理天定三年），在蒙哥攻宋之战中，蒙古宗王忽必烈率军攻灭大理国的远程奔袭作战。

大理国是白族祖先段思平于937年（后晋天福二年）建立的政权，辖今云南全境、四川西南部及贵州、越南、缅甸各一部。

其国至宋代国势衰微，段兴智大权旁落，由丞相高泰祥代摄国政，内部矛盾日益激化，终于分裂。

1252年（蒙古宪宗二年、大理天定元年）七月，蒙哥汗采纳其弟忽必烈建策，决定避开宋军主要防线，进兵大理国，借西南人力物力，形成迂回攻宋之势。

1252年（蒙古宪宗二年、大理天定元年）九月，忽必烈奉命带领将领兀良合台等率军十万人，誓师启程。

1253年（蒙古宪宗三年、大理天定二年）夏，忽必烈率大军出萧关（今宁夏同心南），经六盘山集结于临洮（今甘肃），练兵备战。同时，蒙哥命便宜都总帅汪德臣率军入蜀，抵嘉定（四川乐山），配合忽必烈行动。

九月，忽必烈督军至忒剌（今甘肃迭部县达拉沟），分兵三路南进：兀良合台率西路沿晏当路（今四川阿坝草原）而进；宗王抄合、也只烈率东路经茂州趋会川（今会理西）以作牵制；自率中路经满陀城（今四川汉源北）渡大渡河，沿古青溪道南下，穿行山谷1000余公里，于十一月初进抵金沙江畔，遣使赴大理国招降。

大理国国王段兴智拒绝招降，以丞相高泰祥率军屯戍金沙江沿线，又遣将领高通率一部驻会川，抵抗蒙古军。

1253年（蒙古宪宗三年、大理天定二年）十二月初，大理军与蒙古中、西两路军对峙。兀良合台部越旦当岭（今云南中甸境）入大理境，招降么些部落（今纳西族），占领三赕（今丽江），从侧后攻击大理军主力。

高泰祥见处境危急，匆忙退兵大理都城，冯坚固守。大理城东濒洱水（今洱海），西倚点苍山，北、南有龙首、龙尾两关为屏障。高泰祥以重兵据咽喉要地龙首关迎战。

蒙古中、东路军先后渡金沙江与西路军会师与龙首关，合力攻击，全歼大理军主力，乘胜与十二月十五日占领都城。段兴智、高泰祥潜逃。

忽必烈采纳募臣姚枢建议，禁止妄杀，安抚百姓，稳定秩序，并遣军攻占附近堡寨，于姚州（今云南姚安北）俘斩高泰祥。

蒙古军灭大理后，忽必烈命兀良合台继续东征未降服的各部，命刘时中为大理宣抚使，以稳定大理国的统治。忽必烈自己率军北返。兀良合台军进克押赤城。段兴智逃往昆泽（今宜良），被蒙军俘掳。经过两年的激战，又征服了赤秃哥国（即罗施鬼，今贵州西部），罗罗斯（今四川西昌地区及凉山彝族自治州），和自蛮波丽国（今元江一带）。白蛮首领细嵯甫被擒。

兀良合台征服大理各部后，遣使向蒙哥汗报捷，并将大理国主段兴智、波丽国主细嵯甫等人作为俘虏上献。蒙哥采取怀柔政策，放他们回去继续统治原属各部。段兴智感激蒙哥便献出地图，并亲自领兵作前锋，引导兀良合台讨平继续抵抗的各部；又向蒙哥提出“治民立赋之法”，以巩固蒙古对云南的统治。

1254年（蒙古宪宗四年、大理天定三年）秋，兀良合台率军攻占押赤城（今昆明），俘降段兴智，继以段氏领所部兵2万为先锋，攻克未附城寨，占领大理全境。

此战，是中国战争史上一次著名的远征，忽必烈充分发挥蒙古骑兵的特长，挥军直入数千里，沿途招抚吐蕃首领、喇嘛，深远迂回攻占大理国，出奇制胜，形成了对南宋的南北夹击，对灭亡南宋起到了一定的作用，是中国战争史上远程奔袭的著名战役。