至元八年（1271年），伯颜听从了张弘范的计谋，决定把对襄阳的包围圈逐步缩小。张弘范于是在襄阳、樊城之间，建筑了一个坚强的阻隔性工事——“一字城”。“一字城”把原来是一个整体的襄樊军事防区，切割成两份。这样，包围圈进一步逼近樊城。第二年攻打樊城时，张弘范肘部中了流矢。他把伤口裹扎了一下，马上就到大本营晋见主帅，提出以水师截江道，断绝樊城的救援。同时在攻取的策略上，建议用水陆夹攻的办法，先攻破樊城，只要樊城攻下，襄阳也就无险可守了。他的这些主张，取得主帅同意后，立即组织新的进攻，他身先士卒，轮番猛扑，很快就拿下了樊城。宋方樊城守将范天顺战死，牛富率兵百余巷战，兵败后投火自尽，这是一场极艰苦的战役。樊城这个坚垒一突破，襄阳的守将吕文焕也就只好举白旗投降了。从至元四年（1267年）至至元九年（1272年）坚持六年的襄樊战役，胜利结束。这是宋元之间的一场关键性的战役，元军攻克襄阳后，南宋门户洞开，崩溃已成定局。张弘范以襄樊战役的功勋，带着降将吕文焕去见忽必烈，受到了“赐锦衣、白金、宝鞍”等奖励的荣誉。他的部下也都受到了奖赏。
至元十一年（1274年），忽必烈就又命令伯颜开始征伐南宋的新攻势。伯颜分兵二路，一道进攻淮西和淮东，直指扬州；一道由他率领，命降将吕文焕为前锋，这路元军的主力就是阿里海牙，张弘范隶属阿里海牙军团之下。他们由襄阳顺汉水而下，东赂、郢西（今湖北钟祥一带），南攻武矶堡，准备直扑临安（今杭州）。
进军江南
至元十二年（1275年），南宋丞相贾似道为了挽救颓势，不得不亲自出马，督师驻芜湖，又派遣宋京前往元军大本营与伯颜议和。希望象景定元年开庆密约一样，输岁币，称臣。被伯颜拒绝了。这时贾似道只得命殿帅（即殿前都指挥使司的简称）孙虎臣率领步兵、七万驻池州（今安徽贵池）丁家洲。舟师（水军）统帅夏贵以战舰二千五百艘横亘江中，自率后军驻鲁港（今安徽芜湖西南）。伯颜命张弘范所部步骑夹岸而进，利用陆上优势，形成包围，又用战舰巨炮，轰击孙虎臣军。孙军大溃，逃到鲁港。夏贵闻败讯后，也放弃了指挥，仓皇奔逃。在这次战役中，南宋水陆两军主力丧失殆尽，张弘范所部长驱到达建康（今南京市）。
