十月，窝阔台亲率中路军猛攻河中，至十二月破城。
此时，史天泽受命在东线削弱金朝的防守力量。
元太宗四年春，窝阔台自白坡渡河，令史天泽军处自孟津进河南与拖雷军会合。
史天泽率军抵达时，拖雷军已于钧州三峰山大败完额合达军，金军主力全部溃灭。
史天泽军乘胜取京东，连续招降了太康、拓县、瓦冈、眼州等地，并在阳邑斩杀金将完颜庆山奴。
元太宗五年春，金哀宗完颜守绪从汴京突围，先渡河而北至黄龙岗，命大将完颜白撒西袭新卫、卫州。
史天泽闻讯后，即率轻骑解围。
但金军已完成对新卫城的合围，史天泽奋戈突至城下，向守军大呼，随即又杀出重围。
次日，蒙古大军至，完颜白撒等败走蒲城，史天泽军紧追不舍。
完颜白撒领兵尚有八万，被蒙汉军斩杀殆尽。
金哀宗乘船东下，抵达归德。
撒吉思不花不听史天泽劝告，在睢阳背水而营，全军覆没。
金哀宗又于六月间逃到蔡州，窝阔台命都元帅塔察儿率大军围攻。
史天泽军从北面进攻，遇汝水阻挡，史天泽命军士结筏潜渡，血战数日，立下战功。
元太宗六年正月，蔡州城破，金哀宗自杀，金朝灭亡。史天泽率军返回真定。
金朝灭亡后，蒙古大军继续南伐西征。
因赋税繁重，征税急于星火，百姓不能马上完成，官府于是代借西域商人钱代输，利息很高，称“羊羔息”。
事后又验户籍向百姓征敛，百姓中有的卖尽田产、妻子都偿还不完。
史天泽奏准朝廷，由官府代民偿付一本一息。
又选中等户入军籍，所征赋税按贫富而定。
当时连年蝗旱，它付又借贷应贡赋。积银达到一万三千余挺。
史天泽认为百姓不可重困，于是倾其家资，与族属、官吏共同偿还了这笔债务。
真定达鲁花赤忙哥撒儿让蒙古军奥鲁数万散布于州郡之间，砍伐桑树、毁坏庄稼，百姓无法生存。
史天泽也上奏，使蒙古军徙居岭北，保护了农耕生产。
从此田里生产得以恢复。真定兵甲户口超过他郡，是与史天泽的保护分不开。
蒙古灭金以后，又将进攻目标指向南宋。
元太宗七年，皇子阔端率军攻入南宋陕西、四川，皇子曲出和诸王忽都秃、口温不花等率军南攻襄汉。
史天泽随曲出南征，进至枣阳，遇到顽强抵抗。
史天泽率先强攻登城，终于攻克枣阳。
进攻襄阳时，宋军于峭石滩沉船数千，猗角以掣古军之肘。
“史天泽亲率两舟，满载死士，勇往直前，径冲宋阵，宋军为之气夺，落水者以万计。”
“元太宗九年，史天泽随宗王口温不花围光州，史天泽亲率军先破外城，又破子城。”
“复州之战，宋军舟船三千锁湖面为栅，史天泽亲执样鼓督勇士四十人猛攻，宋军栅破，复州守军畏惧请降。”
“寿春之役，史天泽军独当一面。”
“宋军乘夜劫营，史天泽单骑迎战，手刃数人，将士们相继赶来助战，宋军被尽数驱入淮水溺死。”
“史天泽乘胜连下滁州、盱眙和宝应淮东州县。”
“元宪宗二年，蒙哥汗赐史天泽卫州五城为分邑。”
“当时，“汉地不治”，地方官的暴虐，苛重的征派，使许多地方再次发生人口流散、土地荒芜的现象。”
“河南、陕西尤为严重。”
““忽必烈受命主持漠南汉地军国重事，即以史天泽、赵壁等为河南经略使。”
“史天泽等至河南，选贤才，置提领，察奸弊，均赋税，更钞法，设行仓，立边城，诛好恶，肃官吏，置屯田保甲，兴利除害。”
“不到二三年，河南大治，民安商乐，军备也得到加强。”
“又命其侄史权、史枢戍守唐州、邓州屯田，进逼南宋重镇襄阳、樊城。”
“元宪宗三年，蒙哥对忽必烈产生猜忌，派阿兰答儿、刘太平等到陕西、河南钩考钱谷。”
“阿兰答儿对河南官员罗织罪名，但史天泽以勋旧身份而独见优容，于是许多人得到开释。”
“元宪宗八年秋，蒙哥由西蜀进军伐宋。”