兀良合台首先对云南境内的乌蛮、白蛮和鬼蛮等多个部族展开了攻势，利用蒙古军队的机动性与强大的战斗力，逐一击破或收服这些部族，逐步削弱大理国的外围防御。在这一过程中，兀良合台展现了其出色的军事指挥才能和对当地情况的深刻理解，他能够根据不同的部族特点制定适宜的策略，既有雷霆万钧的武力征服，也有怀柔安抚的策略，有效地减少了军事冲突的阻力。
最为关键的一役，是与忽必烈联手对大理国都城的围攻。大理古城，即今天的云南省大理市，四周环山，洱海环绕，易守难攻。兀良合台与忽必烈的联军采取了周密的部署，先是夺取了战略要地龙首关，切断了大理的外部支援，然后形成了对大理的全面包围。在两位将领的默契配合下，经过激烈的战斗，大理最终在1254年被攻克，大理国王段兴智逃亡，不久后归降，这标志着蒙古帝国彻底控制了云南地区。
四、征伐南宋，战无不胜的神话
1256年，作为蒙古帝国征服云南后的又一重大军事行动，兀良合台受命北上四川，意在进一步削弱南宋的势力，为蒙古帝国的全面南侵铺平道路。四川，因其复杂的地理环境，历来被视为易守难攻之地，对蒙古军队而言，无疑是一大挑战。然而，兀良合台凭借其卓越的军事才能，将这一挑战转化为辉煌的胜利。
在四川战场上，兀良合台首先面临的是宋军在马湖江（今金沙江下游）的坚固防守。这里山高水急，地形险峻，对习惯于平原作战的蒙古军队来说是一大考验。但兀良合台巧妙利用蒙古骑兵的机动性和快速突击能力，加之对山地战的精心策划，成功击溃了宋军，夺取战船二百艘，大败宋将张都统，显示了他在复杂地形下指挥作战的高超技艺。
随后，兀良合台并未停下脚步，而是继续北上，与宋将史俊展开了激烈的战斗。这些战役不仅考验了双方的军事实力，更考验了将领的智谋与应变能力。兀良合台在这期间的表现，再次证明了他是蒙古军队中少有的既能打硬仗也能打巧仗的将领。
到了1258至1259年间，兀良合台的军事行动进一步扩展到了广西和湖南。在广西，他的军队如疾风骤雨般席卷各地，迅速攻占贵县、桂林等地，展现了蒙古军队惊人的推进速度和战斗力。而在湖南，长沙之战成为了兀良合台军事生涯中的又一巅峰。在这场旷日持久的战役中，兀良合台领导的军队历经十三次大战，无一败绩，斩敌四十万，这一连串的胜利不仅沉重打击了南宋的军事力量，更彰显了蒙古军队在正面战场上的绝对优势。
五、制度建设与晚年荣誉
1256年，兀良合台在云南推行郡县制，显示了他在政治治理方面的远见卓识，这也得到了蒙哥汗的认可，将其提拔为大元帅。在征服交趾后，兀良合台的声望达到了顶峰。晚年，他交出了兵权，于1272年病逝，享年七十二岁，被忽必烈追封为河南王，表彰他对帝国的不朽贡献。