次日，忽必烈下诏，真金子铁穆耳聪辽东返回大都，克日进驻中书省参理政事领中书省事。封铁穆耳为新燕王，中书令，兼判枢密院事，同时敕令两府大臣，凡有咨禀，必令伯颜与闻。
次月十三日，铁穆耳被正式册立为皇太子，忽必烈遣伯颜持节授玉册金宝。同时，同时加封真金次子答剌麻八剌为南王，去汴京履任。同时命玉昔帖木儿辅佐之，向江南宋帝示好，乞求能买的火器对付海都、乃颜一行。
二十三日，面谕太子铁穆耳，“伯颜才兼将相，忠于所事，不可以常人遇之”。伯颜西北王之称号不能改变的事实，就落定下来，从此不再更改。
按照伯颜的建议，忽必烈又毫不迟疑地着手征调和组编忠于他个人的精锐部队，迅速扩充、重建怯薛部队。用以保卫皇室，戍守北方各地，尤其是大都、开平一线心腹地区。
此外他还多次征集各地兵员，很快组建起拱卫京畿的侍卫亲军。统领侍卫亲军的，是多年跟随他出生入死的亲信阿里不花等将领。为防范海都和乃颜的大军。朝廷亟命：诸路市马万匹送开平府，诏燕京、西京、北京三路宣抚司运米十万石至漠南沿线，很快完成了扼守大漠南缘、伺机渡漠远征的战前部署。
察合台后王八剌、术赤后王的政治态度对忽必烈颇为不利。为改变此种局面，忽必烈先派支持自己的察合台后王阿必失哈急驰西北，企图用他控制察合台汗国的政局，使之与中原汉地势力为犄角，拑制漠北。阿必失哈一行在途经河西时为海都的军队截留，忽必烈的目的没有达成。
不久，忽必烈抓住时机，以明确承认察合台后王八剌、术赤后王二者在各自势力范围内的既有权益为条件，争取他们对自己的支持。他宣布，自阿姆河西至马木鲁克疆界的塔吉克地面当归旭烈兀统治守卫，自阿勒泰山至阿姆河之地则由阿鲁忽镇守。至此，除术赤后王早已分治于钦察草原之外，突厥斯坦西部及河中地区、波斯和呼罗珊也正式从大汗直接领有的国土中分立出来，成为中央汗廷的守藩之国。但是此时势弱的忽必烈只是那样的说着，并没有达成自己的目的，不过夜算是有效的分化了海都内部的统一。
在海都兵分两路，大举南下之时。东路军由药木忽儿、术赤后王合剌察儿统率，自和林逾漠南进。西路军由海都亲自统领，直指六盘山，意在接收四川退屯该地的原蒙哥攻宋主力，这支军队在蒙哥死后曾归阿速台节制，阿速台投奔漠北后，一直控制在阿里不哥的大将浑都海和哈剌不华手里。
海都的左路军以察八儿为帅，而且直接威胁最为富庶的中书省，因此忽必烈派伯颜亲自领军逆之，而以移相哥、纳邻合丹为其前部。移相哥军击溃药木忽儿和合剌察儿，阿里不哥只好匆匆退回和林。其时约在当年初冬。当时和林城的残破或许相当严重，所以到达不久，海都便南至汪吉河冬营地，以为短期休整。
海都大军从他们的吉利吉思、谦州大本营南进，结集在和林北面鄂尔浑河、土拉河一带。元军在伯颜的率领之下在唐麓岭（今唐努山）以南巡弋，逐渐形成对吉利吉思的军事包围，双方不断交战，元军一度进至位于谦河（今叶尼塞河上源）、兀速水（今叶尼塞河上游支流乌斯河流域）一带。
元政府不断向别失八里增兵，力图收复天山南路诸城。海都之子察伯尔也逐步改变已恪守多年的拥兵观望立场。禾忽子秃古灭袭攻哈剌火州，劫掠附近地区。海都之子察伯尔遣八把率众三万攻斡端，刘恩以众寡不敌，破围退师。元军虽然丢失了斡端，至少北道的曲先（今新疆库车）这时仍被元军控制着。
都哇、不思麻领兵十二万，击败诸王阿只吉，进围畏兀儿亦都护所驻之哈剌火州。围城之战持续六个月。城中食尽。火赤哈儿亦都护献女求和。都哇解去。忽必烈遂派伯颜西巡，取代阿只吉，负责别失八里军事。
