宋军通过观察城外蒙军遗留的足迹，推断出敌军可能试图通过地下通道潜入城内。随后，宋军采取向地面洒水的方式，并借助竹竿进行探测，从而成功定位了地道入口，随即下令全城进入警戒状态。此前，忽必烈(胡军 饰)已派遣使者向蒙哥(高发 饰)呈递了三封书信，但均未获得回复。蒙军部队从林间隐蔽的地道口向钓鱼城内部推进，然而当其先锋试图冲出地道时，早已埋伏在此的宋军迅速封堵出口，并向地道内倾泻热油，导致由此途径入城的蒙军遭受严重伤亡。蒙哥目睹此景，心中充满痛惜。
此时蒙哥身体状况已显不佳，有部下建议召忽必烈前来助战，但蒙哥因顾及颜面，坚持不予同意。钓鱼城守军趁势出城迎击，蒙哥亲自领兵出战。当蒙军发觉宋军竟从他们自行挖掘的地道中涌出，并形成包围之势时，只得匆忙向外突围。此前因疫病流行及地道战术的失败，蒙军整体战力已显疲态，战事由此陷入僵持。宋军凭借地形优势，不时发动袭扰，蒙哥在混战中被飞石击中。失败的阴霾逐渐笼罩全军，蒙哥自率军征战以来，多年未曾遭遇败绩，他不愿让钓鱼城成为其辉煌历史上的转折点。
阿里不哥(吴樾 饰)获悉蒙哥健康出现问题的消息后，有意前往钓鱼城，但镇守和林的责任同样重大，使其难以决断。忽必烈得知蒙哥在钓鱼城受挫的消息后，并未立即采取行动，而是选择按兵不动。蒙哥被飞石所伤，导致内脏受损，忽必烈此时派人向蒙哥军中输送粮草与药物，同时附上一封书信，在信中提醒蒙哥夏季已至，需注意饮食起居。
蒙哥亲自前往伤兵营巡视，伤兵们纷纷恳求能够返回故乡。目睹此情此景，蒙哥因情绪激动牵动伤口，口吐鲜血。阿里不哥从获得的药材清单中，发现钓鱼城所需药物多用于治疗痢疾与霍乱，遂决定携带这些药材，与阿兰达尔一同前往前线送药。
蒙哥返回营帐后，不顾旁人劝阻执意饮酒，并无心休息。他开始后悔未曾听取忽必烈的建议，意识到正是自己的独断专行导致了当前困境。迫于形势，蒙哥不得不重新起用忽必烈，下令命其即刻出发接管东路军指挥权。
忽必烈接到蒙哥命令后，迅速整理行装并立即启程。他心中明了，蒙哥的病情已十分沉重。阿里不哥携药材抵达蒙哥大营，未料到情况已如此严峻，经询问军医后，详细了解了蒙哥的病情。蒙哥自知生命将尽，明白任何药物都已无济于事。
阿里不哥将蒙哥扶起，蒙哥未曾料到兄弟几人会走到如今地步。他责备自己心胸狭隘，因一己决策失误致使十数万大军陷入泥潭。蒙哥劝诫阿里不哥今后不要再与忽必烈争斗，并表示相信忽必烈未来必将成为一位真正的大汗。蒙哥最后望了一眼地图，随即离世。他的逝世对蒙古而言是重大损失，其凭借卓越的个人才能曾令诸王钦服，处理政务亦以严明著称。钓鱼城之战成为他临终前最终的遗憾，蒙哥的骄傲铸就了他的辉煌，最终却也导致了他的陨落。多少雄心壮志，都在钓鱼城下消散殆尽。而在生命最后一刻，兄弟之情占据了蒙哥的内心，他对阿里不哥的临终嘱托，却为日后阿里不哥与忽必烈之间的矛盾埋下了伏笔。