时金兵屯黄陵冈，号二十万，遣步兵二万袭济南。木华黎以轻兵五百击走之。遂会大军，薄黄陵冈。金兵阵河南岸，示以死战。木华黎曰：“此不可用长兵，当以短兵取胜。”令骑下马，引满齐发，亦下马督战，果大败之，溺死者众。进攻楚丘。楚丘城小而固，四面皆水，令诸军以草木填堑，直抵城下。严实率所部先登，拔之。攻下单州，围东平，以实权山东西路行省，戒之曰：“东平粮尽，必弃城走，汝伺其去，即入城安辑之，勿苦郡县，以败事也。”留梭鲁忽秃以蒙古军三千屯守之。辛巳四月，东平粮尽，金行省忙古奔汴，梭鲁忽秃邀击之，斩七千余级，忙古引数百骑遁去。实入城，建行省，抚其民。先是，郡王带孙攻洺不下，至是遣石天应拔之。五月，还军野狐岭。宋涟水忠义统辖石珪来降，以为济、兖、单三州都总管，予绣衣玉带，劳之曰：“汝不惮跋涉数千里，慕义而来，寻当列奏，赐汝高爵，尔其勉之。”京东安抚使张琳皆来降，以琳行山东东路益都沧景滨棣等州都元帅府事。郑遵亦以枣乡、莜县降，升为元州，以遵为节度使，行元帅府事。
秋八月，从驻青冢，监国公主遣使来劳，大飨将士，由东胜渡河，西夏国李王请以兵五万属焉。冬十月，复由云中历太和寨，入葭州，金将王公佐遁，以石天应权行台兵马都元帅。进取绥德，破马蹄寨，距延安三十里止舍。金行省完颜合达出兵三万阵于城东，蒙古不花以骑三千觇之，驰报曰：“彼见吾兵少，有轻敌心，明日合战，当佯败，可以伏兵取胜也。”从之。夜半以大军衔枚齐进，伏于城东十五里两谷间。明日，蒙古不花进兵，望见金兵，即弃鼓旗走。金兵果追之，伏发，鼓声震天地，万矢齐下，金兵大败，斩七千级，获马八百。合达走保延安，围之旬日，不下，乃南徇洛川，克鄜州。
北京权帅石天应擒送金骁将张铁枪，木华黎责其不降，厉声答曰：“我受金朝厚恩二十余年，今事至此，有死而已！”木华黎义之，欲解其缚，诸将怒其不屈，竟杀之。遂降坊州，大飨士卒。闻金复取隰州，以轩成为经略使，于是复由丹州渡河围隰，克之。留合丑统蒙古军镇石、隰间，以田雄权元帅府事。壬午秋七月，令蒙古不花引兵出秦陇，以张声势。视山川险夷，大兵道云中，攻下孟州四蹄寨，迁其民于州。拔晋阳义和寨，进克三清岩，入霍邑山堡，迁其人于赵城县。薄青龙堡，金平阳公胡天作拒守，裨将薄察定住、监军王和开壁降，迁天作于平阳。
八月，有星昼见，隐士乔静真曰：“今观天象，未可征进。”木华黎曰：“主上命我平定中原，今河北虽平，而河南、秦、巩未下，若因天象而不进兵，天下何时而定耶？且违君命，得为忠乎！”冬十月，过晋至绛，拔荣州胡瓶堡，所至望风归附，河中久为金有，至是复来归。木华黎召石天应谓曰：“蒲为河东要害，我择守者，非君不可。”乃以天应权河东南北路陕右关西行台，平阳李守忠、太原攸哈剌拔都、隰州田雄，并受节制。命天应造浮梁，以济归师，乃渡河拔同州，下蒲城，径趋长安。金京兆行省完颜合达拥兵二十万固守，不下。乃分麾下兀胡乃、太不花兵六千屯守之。遣按赤将兵三千断潼关，遂西击凤翔。月余不下，谓诸将曰：“吾奉命专征，不数年取辽西、辽东、山东、河北，不劳余力；前攻天平、延安，今攻凤翔皆不下，岂吾命将尽耶！”乃驻兵渭水南，遣蒙古不花南越牛岭关，徇宋凤州而还。
时中条山贼侯七等聚众十余万，伺大兵既西，谋袭河中。石天应遣别将吴权府引兵五百夜出东门，伏两谷间，戒之曰：“候贼过半，急击之，我出其前，尔攻其后，可克也。”吴权府醉酒失期，天应战死。城陷，贼烧毁庐舍，杀掠人民，还走中条。先锋元帅按察儿邀击，败之，斩数万级，侯七复遁去。木华黎以天应子斡可袭领其众。癸未春，师还，浮梁未成，顾诸将曰：“桥未毕工，安可坐待乎！”复攻下河西堡寨十余。三月，渡河，还闻喜县，疾笃，召其弟带孙曰：“我为国家助成大业，擐甲执锐垂四十年，东征西讨，无复遗恨，第恨汴京未下耳，汝其勉之！”薨，年五十四。厥后太祖亲攻凤翔，谓诸将曰：“使木华黎在，朕不亲至此矣。”至治元年，诏封孔温窟哇推忠效节保大佐运功臣、太师、开府仪同三司、上柱国、鲁国王，谥忠宣；木华黎体仁开国辅世佐命功臣、太师、开府仪同三司、上柱国、鲁国王，谥忠武。子孛鲁嗣。