就在耶律楚材苦苦思索自己前途的时候，蒙古大军并没有停下攻伐的脚步。
蒙古大军两次攻金，积累了作战经验，摸清了金人弱点，遂把攻击目标集中于中都，在1213年秋天发动了一次更大规模的攻势。金朝也看出中都是成吉思汗的主攻目标，所以特别重视加强对中都及其北部屏障居庸关一带的防守。金帝完颜永济命元帅右都监术虎高琪，率三十万大军驻守居庸关北面的怀来（今属河北）、镇州（今北京延庆县，原为缙山县），金为加强防守，刚刚将其升格为镇州一线。当得知成吉思汗再次越过野孤岭长城后，金帝特命尚书左丞相完颜纲为主帅，统辖怀来、镇州地区军政，以增强守关力量。他们命金军工匠将铁熔化，封固居庸关门，人称“铁门关”，蒙古人闻之，称作“察卜赤牙勒”（意为“峻峭”）。同时，还在关外布设铁蒺藜百余里，专门迟滞、伤害蒙古骑兵，使之无法靠近关门。至于关上布置重兵，层层防守，更是自不待言。
上述情况早已被成吉思汗侦悉，他采取的战术是先扫清外围之敌，再夺取居庸雄关。
首先是在怀来、缙山一带大破金兵，这一仗打得非常漂亮。因为成吉思汗在战前就通过各种渠道了解到：金军元帅完颜纲在攻宋战争时曾兵败四川，此次充任主帅，极想将功补过，挽回声誉。尽管右丞相徒单镒曾劝他慎于进兵，他仍亲率精兵十余万人至缙山，改变了术虎高琪的防守部署。结果被成吉思汗抓住其战守不定，调整不及的机会，打了他一个措手不及。
而副帅术虎高琪曾在进攻南宋时立有战功，号平南虎威将军；又在1211年蒙古军进攻中都时守城立功，不久累升缙山防御使、权元帅右都监；这次防守居庸关，也急于再次立功高升。术虎高琪对完颜纲很不服，所以在他受到成吉思汗打击时采取坐山观虎斗的态度，而蒙古军冲溃完颜军，又杀向术虎高琪，结果是金军全线溃退，蒙古骑兵乘机掩杀，全歼金军主力二十余万人。
成吉思汗乘胜追击，直抵居庸关北口，眼看关城防御严密，实在难以攻破，遂决定采纳札八儿之策，避坚就瑕，闪电迂回，令怯台、薄察等率少数兵力屯兵关下，在北口虚张声势，牵制金军；而自己亲率主力从右翼绕道西南，偷越五回岭（今河北涞源东），袭破紫荆关（在今河北易县西），进入中原，从西南方向夹击中都。
与此同时，成吉思汗又另遣具有攻城经验的智勇大将者别，率领少量精骑，在曾出使金国、熟悉道路的札八儿引导下，趁夜色，走小路，通过黑树林的涧道，绕至居庸关南口。金兵尚未从梦中醒来，便一个个做了刀下之鬼。
随之，蒙古军南口、北口夹击，迫使居庸关守将献关投降，者别与怯台、薄察两军会合，占据了居庸关。至此，蒙古军便好像拿到了一把钥匙，可以自由驰骋中原各地，也打通了中都大门。
根据中都城防情况，针对诸将急于攻城的急躁情绪，成吉思汗保持着冷静的头脑。他召集诸将议事，指出：中都虽在眼前，但并非唾手可得，如用强攻，伤亡太大，得不偿失。不如分兵扫荡金国腹地，更为有利。其实，这已暗合不争一城一地之得失，消灭敌人有生力量的原理。掏空了敌人的肚子，只剩几座空城，他迟早还不投降？
于是成吉思汗令怯台率五千精兵围困中都，他亲自率兵先攻陷涿、易二州（今河北涿县、易县），金帝派大将奥敦堵截，为时已晚。然后兵分三路，深入金国腹地，进行扫荡式作战。右路军由术赤、察合台、窝阔台率领，循太行山东麓南下，直抵黄河北岸，再绕太行山西麓北上，先后洗劫保、遂、安肃、定、中山、太原、平阳、岢、岚、忻等二三十座州县。
左路军由合撒儿等率领，循海岸而东，抢掠蓟、平、滦及辽西诸州；成吉思汗与拖雷率中路军，攻取雄、霸、莫、安、观、河间、沧、景、献、深、祁、蠡、冀、恩、濮、开、滑、博、泰安、济南、滨、棣、益都、溜、潍、登、莱、沂等近三十余州府，直抵海滨而还。同时，木华黎也率军攻克了密州等地。
从1213年秋至1214年春，蒙古三路大军横扫了金国黄河以北、华北平原、山东半岛的几乎全部领土，金国中原地区只有中都等11座城未攻下。李心传《建炎以来朝野杂记》卷十九《鞑靼款塞》说：“人民杀戮几尽，金帛、子女、牛羊马畜皆席卷而去，屋庐焚毁，城郭丘墟。”元好问的诗中也说，当时的中原，“白骨纵横似乱麻，几年桑梓变龙沙；只知河朔生灵尽，破屋疏烟却数家。”
腐朽的金国朝廷，在如此严峻的形势面前，不思团结抵抗，反而陷入了极度混乱的内讧之中。首肇乱因的便是那位“逃跑将军”胡沙虎。胡沙虎1211年任西京留守时，不敢抗拒蒙军，弃城而逃。卫绍王永济没有治罪，只将他罢归田里。不久又不顾众臣反对，以他是朝中老臣为由，委以重任，让他以代理右副元帅的身份驻守中都城北。这次成吉思汗第三次入侵，胡沙虎只知游猎，不去整军。卫绍王忍无可忍，遣使责备。早有野心的胡沙虎便率军攻入皇宫，逼迫永济退位，自称监国都元帅。不久又杀死永济，迎立完颜珣，称为宣宗。1213年9月宣宗即位，拜胡沙虎为太师、尚书令、都元帅。卫绍王对胡沙虎兵败不罚，养“虎”遗患，即此一点，也够亡国之君，被弑，也是咎由自取。
当蒙古大军进逼中都时，胡沙虎调回元帅右监军术虎高琪，命他出战，对他说：“今日出兵，如果无功而返，当以军法从事！”术虎高琪打了败仗，想想回来也没有好下场，干脆对胡沙虎来个“以其人之道，还治其人之身”，于是拥兵入中都，杀死胡沙虎。
金宣宗只好承认现实，而他又是个没有主意的人，不但任术虎高琪为左副元帅、平章政事，而且事事要问术虎高琪。
聪明的成吉思汗虽然攻下了金国的广大领土，但并不驻兵占领，抢掠之后，给金国留下一座座空城，让金主去收拾烂摊子。他在1214年春天将横扫中原，满载而归的三路大军集合于中都城北，眼看将领们个个志骄气盛，将夺取中都视为囊中取物一般，纷纷要求乘胜攻城。成吉思汗说：“宜留此一孤城，待金人力守而自困。”这是非常高明的策略。大汗感到中都城池坚固，守军尚众，虽然内部矛盾重重，但“百足之虫，死而不僵”，还有一定抵抗能力，不如先以兵临城下之威，争取一些实际利益为好。从战略上来说，成吉思汗深知金国土广民众，单靠自己的十三万蒙古军，即使能一举摧毁金中央政权，也无法统治若大国土，所以不如采用消耗战术，逐步攻略，同时探索灭金后的统治方法。
于是成吉思汗派使者入中都对宣宗说：“山东、河北的州县均已归我所有，你所守住的，不过是一座孤城而已。上天已使你衰弱，我也不再逼迫你。我现在就撤军，你难道不想犒劳我的将士，平息他们的愤怒吗？”（《元史·太祖本纪》）
金国君臣商议此事，术虎高琪认为：“蒙古军已经人困马乏，可以一战。”都元帅、丞相完颜承晖（福兴）则反对，他说：“我军士兵在城内，家属多在外地。出城战败，则兵必散去；即使打胜，士兵也必思家而归去。不如议和，待蒙古军退去，再做打算。”这一段话，把金军将士斗志全无，人心思散的情况说得非常生动，仗是无法打的，打胜打败，战士都要开小差回家！金宣宗只好同意完颜承晖的意见，决定议和。
议和的条件相当昂贵：金宣宗将刚刚去世的卫绍王永济的女儿歧国公主献给成吉思汗，另献童男童女各五百人、御马三千匹、绣衣三千件及大量金帛、财物。宣宗还派完颜承晖为专使，一直将蒙古军恭送出居庸关。后来蒙古人对公主盛大的送嫁场面和丰厚的礼物引为无上光荣，常常夸耀于后世。
成吉思汗第三次攻金，再次扫荡冀、鲁、晋等金国腹地，破坏了金国的地方政权，许多民间反金势力纷纷举旗造反，使金国政府焦头烂额，疲于奔命。由于城乡经济的破坏，民不聊生，财源兵源均告枯竭，可以说真正摧毁了金国的基础。
更重要的是，蒙古军所到之处，广泛施行“抵抗者杀，降者皆免”政策，一方面有不少顽强抵抗的将领被杀，另一方面是更多的将领投降。蒙古对他们往往授以旧职，甚至加官晋爵。蒙古退兵后，他们多留在旧地，拥兵割据，在此后蒙古再攻金时里应外合。成吉思汗如此招降纳叛，为自己今后接管金国政权，统治中原地区建立了一支基干队伍。在这次攻金中，最重要的降将有史秉直史天倪父子、赵琏、奥屯世英、赵柔等。
蒙古军三次攻金，使一败再败的金国君臣对“蒙古”二字已经到了谈之色变的程度。《金史》说：“每北兵压境，则君臣相对泣下，或殿上发长吁而已。兵退，则大张具，会饮黄阁中矣。”
后来，宣宗君臣商议，打不起，躲得起，不如迁都南京（又称汴京，今河南省开封）。然而迁都议出，朝野震动，反对者不在少数。
诸臣争来争去，莫衷一是，宣宗却是拿定了脚底抹油的主意。1214年5月，宣宗任命完颜承晖为尚书右丞相，抹然尽忠为左副元帅，辅佐太子完颜守忠留守中都，而自己却带领文武百官、嫔妃家眷逃向南京。金都南迁，实际是走上了加速灭亡之路。
耶律楚材的全家也随同南下，只有他本人被燕京留守完颜承晖留了下来，被任命为左右司员外郎。名义上的职务是分掌尚书省所属六部的日常章奏，实际上只不过是一种寄禄官，并无实际职掌，还是白拿钱吃闲饭，不干事。不久，蒙古兵围困燕京，形势越来越紧张。从此，耶律楚材便与金政权和家人失去了联系。
6月，金宣宗一行人马行至涿州良乡（今属北京）担心执行护驾任务的乣军可能乘机生变，于是下令收缴他们的铠马器械。这一举动激怒了乣军官兵，便哗变起来，杀死女真人主帅详衮，推举斫答、比涉儿、札剌儿为首领，回兵向中都进发，并派人去联络蒙古和耶律留哥。
中都留守完颜承晖闻知乣军叛变，急遣精兵扼守芦沟桥，防止叛军渡河。斫答派轻骑潜水渡河，两面夹击守桥军士，大获全胜，随即遣使向成吉思汗请降。
成吉思汗当时正在鱼儿泺（今达里泊，位于今张北县西北）驻夏避暑，听到乣军哗变，大喜过望，立即决定抓住这个太好时机，一举拿下中都。他对将领们说：“金帝既与我和好相处，今又违约南迁，破坏和议，是我师出有名；金乣军来归，中都人心惶恐，正是我出师之良机。”于是成吉思汗一面派使者赶到河北内丘见金宣宗，把他大骂一顿，说明既然讲和，便不该迁都，迁都就是不信任大汗，等等。但金宣宗仍继续向南京方向走。另一方面，成吉思汗特命三木合拔都率蒙古军，石抹明安率女真降军，从古北口入长城，会同降蒙的乣军，出其不意，合围中都。同时，为了牵制金军力量，又命木华黎率军进兵辽西，协同辽王耶律留哥尽取辽西和辽东之地，使金军首尾不能相顾。
金宣宗听说中都被围，首先考虑的不是如何抗敌，只担心太子有失，竟下诏太子南逃。大臣们反对说：“太子留在中都，可以安定人心，助长声势，也许能够保住都城。”宣宗根本听不进去。结果太子一走，中都军民更加人心惶惶，谁还有守城之志？中都的陷落只是迟早而已。1214年秋，石抹明安等攻占中都外围景（今遵化县）、蓟、檀（今密云县）、顺（今顺义县）诸州。1215年春正月，三木合拔都取通州（今北京通县），金右副元帅蒲察七斤投降，中都岌岌可危。但蒙古军为了避免过多伤亡，仍然没有采取强攻的办法，而是以一部分兵力围城，迫敌困守，而以主力设伏打援，消灭金军有生力量，扫荡并招降中都外围各州县，断绝中都与外界的联系，使它变成一座死城，达到不攻自破的目的。
完颜承晖困守孤城，用白矾写奏书向宣宗告急。3月，宣宗调兵遣将，好不容易从河北、大名诸路军凑集三万九千人，由庆寿、永锡率领赴援，另令李英部运粮接济中都。成吉思汗早就派石抹明安埋伏霸州，阻截来援之敌。李英小有才干，中过状元，他一路招抚“义军”，居然聚兵数万之多。得意之余，便大喝其酒，醉醺醺地行军上路，与石抹明安相遇，一触即溃，酒还没醒，便糊里糊涂地死去，大批粮食当然是支援了蒙古军。庆寿、永锡的增援部队在涿州也被蒙古军击败，全军覆没。中都城内援兵不至，粮食告罄，饥困中的饥民甚至啖食人肉。完颜承晖是文人宰相，不谙军事，将指挥权交给抹然尽忠。苦挨到5月2日，完颜承晖眼见大势已去，城破在即，便与抹然尽忠相约，以死报国。抹然尽忠却是表面尽忠，暗中准备逃跑，完颜承晖虽然发觉，对他也无可奈何，只好写了遗表，服毒自杀。抹然尽忠当夜携爱妾弃城潜逃，其余兵民群龙无首，献城投降。
石抹明安先入中都，安民禁掠，允许士兵以所掠粮食牲畜入城贸易，饥民得食，士兵得财，皆大欢喜，中都遂安定下来。
抹然尽忠把金朝最重要的京城中都白白地送给蒙古，自己逃回南京，宣宗不仅不杀，反而仍任为平章政事。不久因与术虎高琪不和，被控谋反，处死。这位丝毫没有尽忠的抹然尽忠，早就该死，毫无可惜，可叹的是金主赏罚不明，焉能抗敌。
蒙古攻陷中都之后，成吉思汗遣使至南京，提出退兵的条件：金献出河北、山东尚未易手的诸城，金宣宗去帝号称河南王。这实际是逼金国宣布不战而亡，宣宗还算有勇气，拒不接受。于是蒙古大军继续攻略各地。仅在1215年秋，蒙古军便攻取金朝城邑八百六十二座，实际上又把中原地区扫荡一遍！
中都已克的消息传来时，成吉思汗正在桓州，便派大断事官失吉忽都忽和汪古儿、阿儿孩合撒儿三人赴中都慰劳将士并清理府库财产。金中都守藏之官献以厚礼，汪古儿、阿儿孩合撒儿二人都接受了，只有失吉忽都忽坚持不受。不久，失吉忽都忽还报述职，成吉思汗问他为什么不收金将礼物，失吉忽都忽回答：“在攻下该城之前，这里的一根绳子、一块手帕都是金国皇帝的，现在城已被我们拿下，一切东西都应该归于大汗所有。其他人怎么能随便占有？”成吉思汗大为赞赏，嘱咐：“你要成为我的眼睛、耳朵。”于是一方面切责汪古儿、阿儿孩合撒儿，一方面厚赏失吉忽都忽，号召将士向他学习。失吉忽都忽奉命登记中都所有帑藏，捆扎起来，尽数运走。成吉思汗命札八儿、石抹明安守中都城，又加派耶律阿海、耶律秃花协助，并学习中原王朝，设“中都行尚书省”，以耶律阿海为“太师、行中书省事”。固守中都可谓托付得人。
在攻取中都的同时，成吉思汗派到辽西的木华黎也频传捷报。他过临潢府（今内蒙古巴林左旗），降高州（约在今喇喇沁右旗），下成州（义县），又攻北京大定府（今内蒙古宁城县大明城），招降兴中府（今辽宁朝阳市），逐渐夺取并巩固占领这一地区。这样金国中央政府与其辽东根据地便被切断联系，东北的最后平定也指日可待了。
蒙古铁骑在中原几次扫荡，连下中都、西京，除几个重要城市外，其余各城并不据守，仍然由金国来收拾残局，其实不过是拣起一个个破烂包袱，加上各地义军蜂起，将领降蒙，金国的崩溃为时不远了。
在蒙古大军围困中都的时候，耶律楚材在做什么呢？原来他在跟万松老人学佛。当时的中国大地上盛行佛教，金中都燕京就是一个佛教圣地，到处是高耸的寺院和道行高深的僧人。这些对求知欲极强的耶律楚材是很有吸引力的，他在金中都未被围困前就对佛教表现出浓厚的兴趣，期间与禅宗大师圣安澄公和尚经常来往。禅宗是中国佛教的一大派别，禅宗下又分很多派系。圣安澄公和尚属在中都很有影响的禅宗曹洞宗派。他神气严明，言词朗朗，具有较高的佛学造诣。耶律楚材经常向他讨教有关佛学方面的道理，有时结合自己学习高僧语录而提出一些心得体会，还能得到圣安澄公和尚的赞许。
金宣宗贞祐三年（1215年）金中都陷落，耶律楚材经过一番思索，决定暂时放弃功名心，在佛法方面用一番心思。圣安澄公和尚向他推荐了德高望重的万松老人，“他精通儒家学说，佛家道义，又能流利地讲说，我介绍你去拜见他吧”。
圣安澄公和尚极力称赞的万松老人到底是个什么人物？原来他是金末禅宗派曹洞宗的一代宗师行秀（1166—1246年），俗姓蔡，河内（今河南沁阳）人。相传，他的道行极高，为人又非常正直，受到金朝廷的极大尊崇与礼遇。金章宗完颜璟曾召他到内廷说法，贵戚高官都得围绕他下拜，奉上珍宝财物。他对王公贵族又自恃清高，不轻易低头。一次金章宗派使者前来向他赐钱二百万，使者传达皇帝旨意时，命他跪着听宣，他执意不从，说：“出家人哪有这种规矩？”使者看到这种情况威胁说：“不跪我就回去了！”万松在使者威胁面前很不以为然，他表示：“你来传达皇帝旨意，我怎敢不听？可你要是不传，那也就由你了。”最后，使者不得不让万松老人站着焚香听宣。这件事在当时流传很广，耶律楚材听到后也很是钦佩，今天又听到圣安澄公和尚赞扬，恨不得马上见到万松老人。
金宣宗贞祐四年（1216年），楚材27岁，在圣安澄公和尚引荐下，到报恩寺谒见了万松老人，诚恳表示了要学佛的意愿。万松老人见楚材学佛意念坚定，于是就把他收为俗家弟子，给他起了个法号叫湛然居士，居士就是专指在家修道的人。这一学就是将近三个年头。三年来，在寺院幽静的环境中他抱着不管学什么都要探个究竟的态度，无论数九寒天还是三伏酷暑，一心钻进佛学的海洋里钻研苦读。结果，他从万松老人那里接受了“显诀”，即佛家的成佛之道，认为佛法博大精深，学了佛法以后回头再看别家思想，好像登上泰山再看别的山都小了一样。他的思想里形成了一个“大道”的概念，这“大道”就是佛法的精髓，它是宇宙的本相，人生的真谛，历史的镜子，光明的泉源。他觉得人生的真谛，就是要不受生与死的侵袭，毁与誉的干扰，要超脱尘世。这显然也就是一种逃避现实的“出世”思想。
但是耶律楚材毕竟是一个想有一番作为的知识分子，他接受的启蒙教育完全是儒家的一套东西，思想深处始终还存在着入世的念头。如有一次万松老人考问他如何看待儒、佛两家思想时，他支支吾吾地说仍不忘儒家，他要以佛家思想来治心，以儒家理论来治国。这实际上也和万松老人的教导有关。万松老人本人就是个儒、佛、道三教同源论者，他听了耶律楚材的回答，微笑着表示默许。
耶律楚材的思想深处是充满着“入世”与“出世”的矛盾的，这也是中国古代不少知识分子所共有的特点。他以自己的功业参与了历史的发展进程，但对于历史上的兴亡成败、功名利禄又看得十分淡漠。他在自己的《示忘忧》一诗里就说：“历代兴亡数张纸，千年胜负一盘棋。因而识破人间梦，始信空门一著奇。”并多次对中国历史上以治世出名的尧舜与不慕功名的巢由、陶渊明等人给予了赞扬。他的真正思想实际是儒、佛二者兼有，一治心，一治世。他在一生中更多的是遵循儒家的济世安民之道，成为一个杰出的封建政治家。
另外，耶律楚材思想方面还有一个独特之处，这就是由于他出身于一个汉化了的契丹族家庭，崇尚汉文化，所以他既没有汉族士大夫的狭隘民族情绪与偏见，也没有一些保守的少数民族人士排斥汉法的思想。他为人处世能遵循华夷平等思想，着眼于祖国的大一统，不管这统一者是少数民族还是汉族。
在1216年秋，耶律楚材的妻子梁华在生下儿子耶律铉之后，患产后风死去，亏得有母亲杨夫人养育耶律铉和照料家务。耶律楚材本不想再婚，但为了减轻老母的负担，还是在1217年仲夏续娶了苏子君。婚后发现，苏子君不但天生丽质，温柔贤惠，而且文才极好，所作的诗文颇有乃祖苏东坡之风，令他由衷钦佩。然而，虽然和这位娇妻感情弥笃，他也没有沉浸在卿卿我我之中，照样把心思的绝大部分放在研习佛理上，孜孜学佛。万松老人对耶律楚材更是寄以重望，与对其他弟子不同，要他一方面领悟禅机，认清佛法博大精深，最终一切都将归究于佛；另一方面又要他保存入世之念，践行儒家学说，以拯国于分裂，救民于水火。
