1259年，蒙古大汗蒙哥意外殒命。他在临终前说：“想我戎马一生，打了无数的胜仗，却打不下这小小的钓鱼城，还因此得病。你们将来若攻破钓鱼城，一定要将城里的宋人全部杀死，为我报仇。”
钓鱼城初建于1240年，余玠出任四川统帅后。
于1243年采纳冉氏兄弟之策重新筑山城，并将合州治所和兴元戎司迁移到钓鱼城中，将此城作为重庆府的屏障。根据当时宋人撰写的书籍记载，钓鱼城三面临江，地势险峻，是一个易守难攻之地。
宋军守住钓鱼城，既可以阻止蒙古军沿嘉陵江长驱直入，又可以连接渠江等水系，构成一道封锁通往京湖地区的防线。鉴于钓鱼城的重要性，余玠派名将王坚驻守此城。王坚上任后，又对钓鱼城进行了进一步的加固，使钓鱼城具备了长期坚守、独立作战的能力。
1258年夏，蒙古大汗蒙哥令大军兵分三路，征讨南宋，其中蒙哥亲率主力由陕西进入四川。1259年初，蒙哥来到钓鱼城附近，并派使者前去招降，结果使者被王坚斩首示众。蒙哥得知后大怒，决定强攻钓鱼城，找回大汗的颜面。
为了切断钓鱼城与外界的联络，蒙哥先派兵攻打礼义山城、平梁山城及合州旧城，并命纽璘向重庆下游江面进发，威胁夔州。礼义山城、平梁山城虽未被蒙军攻克，但与钓鱼城联络被切断。合州旧城被攻破，蒙军将之洗劫一空，钓鱼城由此陷入蒙军的重重包围之中。
南宋朝廷为了解钓鱼城之围，便命四川统帅蒲择之进攻成都以“围魏救赵”，但未能成功。此计不成，宋理宗又命京湖宋军火速增援重庆，且对多个战区的将帅进行调整以应对蒙军的攻势，同时还下诏恢复抗蒙名将余玠的名誉以凝聚人心、激励士气。
然而未战先逃的守城将士还是屡见不鲜，率军救援钓鱼城的宋军也未能冲破蒙军的封锁线，不少军官都战死沙场。二月三日，蒙哥正式发起对钓鱼城的进攻，城中宋军在王坚的带领下多次击退蒙军的进攻。结果到了五月，蒙军仍然攻不下钓鱼城。
蒙哥在进攻钓鱼城之前，虽然和宋军打了不少仗，但并未碰到一场真正的硬仗，所以自尊心很强的蒙哥对钓鱼城有“不破楼兰誓不还”的头铁想法。然而蒙军虽然实力强劲，但就是没有办法攻破钓鱼城。结果就是宋军斗志高昂，甚至还出城夜袭蒙军，使蒙军烦不胜烦。
蒙哥无奈之下，召集众将商议对策，术速忽里认为强攻钓鱼城是亏本生意，蒙军应该绕过钓鱼城进攻长江中下游的城池，而只留部分人马围困钓鱼城就行。只要蒙军攻克临安城，灭掉南宋，那钓鱼城自然也就会投降了，真没必要在一棵树上吊死。
平心而论，术速忽里的分析颇为合理，然而许多将领都认为术速忽里是怕了宋人，而本就以未能攻破钓鱼城为耻的蒙哥在众将的怂恿下，决定继续死磕钓鱼城。大将汪德臣为了替蒙哥分忧，在猛攻钓鱼城的同时，多次派人到城下招降，但每次都遭到宋军的坚决拒绝。
六月五日，汪德臣见宋军不识时务，便亲率精兵夜袭城池，但被王坚击退。招降、夜袭皆不成，汪德臣气愤之下便不顾安危，单骑前往城墙之下，对宋军大放狠话，结果话还没说完就被宋军用飞石击伤，没多久就不治身亡了。蒙哥得知其死讯后，“拊髀叹惋，如失左右手”。
汪德臣之死，极大地打击了蒙军的士气，不少将士都开始厌战。另外，此时的川蜀地区开始变得闷热潮湿，来自北方的蒙古士兵和战马因水土不服而得病，死了不少人马。受限于当时的医疗水平，随军的军医对此也束手无策。
与蒙军的窘境相比，被围攻近半年的钓鱼城内却依然粮草充足。宋军为了打击蒙军士气，利用石炮将各重三十斤的两条鲜鱼以及百余块面饼抛给蒙军。面饼中夹有纸条，上书“尔北兵可烹鲜鱼食面饼，再攻十年，此城亦不可得也。”
蒙哥感觉自己受到了宋人的羞辱，所以他在各方面都不利的情况下还是决定硬撑下去。为了探听城中虚实，蒙军在西门外修建桥楼，楼上安置桅杆，士兵可在上面居高临下观察城内情况。七月初，桥楼建成，蒙哥亲临现场查看。
钓鱼城的宋军在蒙军士兵攀爬桥楼时，发炮轰击，打断桅杆，桥楼上的蒙军士兵当场死亡。在桥楼附近督军的蒙哥也被炮石击伤。至此，蒙哥只能放弃继续进攻钓鱼城，而后留下部分人马监视钓鱼城，自己则率主力转攻重庆府。
蒙哥在前往缙云山寺的途中因伤势过重而突然驾崩于金剑山温汤峡。蒙哥的意外殒命，使得蒙军自四川顺流而下，一鼓作气攻灭南宋的作战计划破产，南宋得以缓了一大口气。明朝人对此评论“若无钓鱼城，则无四川。无四川，则无江南。宋朝又岂能撑到崖山才灭亡！”
钓鱼城之战，不仅改变了南宋的命运，同样也影响了西方国家的命运，钓鱼城因此被西方学者称为上帝折鞭处。1279年正月，钓鱼城周边的城池全部被攻破，守将王立以不可屠城为条件，献城投降，忽必烈答应并履行了承诺。同年三月，陆秀夫背宋末帝跳海，南宋灭亡。
