元军攻占建康后，南宋的京城临安，危在旦夕，宋廷不得不发出勤王的号召。但宋朝军民响应勤王号召的只有张世杰和文天祥等少数人。张弘范则从军事形势考虑，认为应当乘破竹之势，掌握战机，不可再稍缓。他和伯颜商讨后，伯颜同意他的意见，命令他用当时最快速的交通手段——蒙古驿站的快马，奔驰到忽必烈的驻地，面陈形势。忽必烈决定继续追击。张弘范返回防地后，激战就开始了。
这年秋七月张弘范与张世杰、孙虎臣等所率水军的战斗，焦山之战，是场决定性的战役。当时统帅阿术集合行省诸翼万户兵船于瓜州，阿塔海、董文炳集合行枢密院万户兵船于西津渡，南宋沿江制置使赵清、枢密都承旨张世杰、知泰州孙虎臣等陈列舟师于焦山南北。阿术派遣张弘范等以兵船千艘西掠珠金沙。阿术、阿塔海登南岸石公山，指挥水军万户刘琛循江南岸，绕出南宋防军之后，董文炳则直抵焦山南麓，和元军刘国杰左右呼应，万户忽刺出击中路，张弘范自上流来会师于焦山之北。这场会战，南宋全线溃败于焦山。张弘范率军直追至圃山（今江苏镇江市东北）之东。这是临安陷落之前元军伐宋的最后一次大战役。由于这次战役的功劳，忽必烈赐他以“拔都”（蒙语意为勇士）的荣誉称号，并改授他毫州万户。
至元十二年（1275年）十月，张弘范班师还朝，朝廷上安排了不少庆功活动。忽必烈在内殿宴请张弘范，为他洗尘，慰劳他的凯旋，是这一系列庆祝活动的顶峰。但是由于他不适应南方的气候和水土等环境，再加上又得了疟疾，返回大都后不久就病倒了。忽必烈十分关心张弘范，特命御医前往护视，并规定每天要把张弘范的病情作专门的汇报，并让近侍传出口谕给御医说：“我有军国大事，等着同九拔都商量决，一定要尽心治疗，使他迅速恢复健康。”又命令卫士坐在张弘范的门口，对来探视的人们说：“九拔都病得很重，除非至亲和医护人员外，皇帝有诏令，停止一切对病人不必要的干扰。”
追击灭宋
主词条：崖山海战
至元十三年（1276年）正月，宋廷派遣宗室赵尹甫、赵吉甫携传国玉玺及降表赴元军大本营乞和。降表中以伯、侄相称。伯颜看了降表后，派遣张弘范、孟祺（元行省咨议）、程鹏飞等人，带着伯颜的命令，先入临安城，责备宋大臣背约失信之罪。张弘范等终于说服了宋廷，取得宋王改称臣仆，屈辱请降的表文。三月，伯颜入临安，宋幼主赵显（恭帝）及全太后等均被押送至大都。皇帝、皇太后虽然投降了，但人民并不都甘心作元朝的臣民，浙东一带发生了叛乱。按蒙古人的惯例，降而复叛，又杀了使臣，又焚烧了招降书，是要屠城的。张弘范的良心不允许他执行蒙古人屠城的习惯法，只杀了几个为首的人，就了结了此案，总算保全了一城人的性命。
