凯书已奏三边捷，庙算全消万里尘。
坐致太平今日事，中兴宝运喜环循。
南宋也没有真的光说不练，宋理宗令夏贵率军北渡淮河，在淮东阃帅李庭芝的配合下，向北出击，攻取了数个城池。
但隐忧已然冒出。李璮与夏贵两军似乎都没有会师的意图：李璮忙着攻打济南，在山东境内攻城略地；夏贵则趁着蒙古人全力应付李璮的战略窗口期，汲汲于收复失地，唯恐过度北上会遭遇蒙古人的主力。
李璮在意的是割据山东，夏贵热衷的是浑水摸鱼，两军的状态更像各行其是，同床异梦，并没有形成真正意义上的战略呼应。当然，双方很可能都对对方的真实意图心知肚明，所谓的请降与纳降都不过是权宜之计。但有一点是肯定的，蒙古人是他们共同的敌人。
在向南宋靠拢的同时，李璮传檄于山东、河北，号召各地汉人世侯及汉将举兵响应。站在李璮的立场上，忽必烈“削藩”势所必至，世侯虽平日抵牾不断，但在反削藩这一核心利益上休戚与共、唇亡齿寒，可说是共命运。
但问题是，李璮在这里至少存在两点误判。其一，李璮高估了自己在世侯内部的号召力，他可能因为长年避战，实力居世侯之首，但其威望与顺天（今河北保定）张氏、真定史氏和东平严氏这些老牌世侯比起来，仍相形见绌；其二，各地世侯对蒙古削藩确有不满，平日里或许也是牢骚满腹，与李璮声气相投，私下里也少不了串联勾兑，但抱怨归抱怨，一旦真到了选边站、动干戈之时，他们中的大多数还是会押宝蒙古人，他们对蒙古铁骑的畏惧是深入骨髓的，没有充分的把握，绝不会铤而走险。
当然，此刻的李璮正踌躇满志，“眼底山河，胸中事业，一声长啸”，以世侯领袖自居，哪里想得到自己不久后沦为孤家寡人的窘境。
忽必烈听闻李璮反讯，如临深渊。李璮起兵对忽必烈不仅是一个军事挑战，也是一次严重的政治冲击。毕竟，此时忽必烈建元中统刚刚一年多，致力营造的“中原正统”就遭到了汉人世侯的兵戎相见，对忽必烈作为中原皇帝的合法性而言是一次公开而莫大的羞辱。
忽必烈即刻叫停了对阿里不哥的追歼，回军南向。运气也站在了忽必烈的一边，恰巧此时察合台汗国的阿鲁忽扣留了阿里不哥征集的粮饷，激得阿里不哥含愤西征，令忽必烈可以心无旁骛地专力解决李璮问题。
忽必烈召来姚枢，问计于这位预见力惊人的战略大师。姚枢推测，李璮下一步有上中下三策可供取舍：
使璮乘吾北征之衅，濒海捣燕，闭关居庸，惶骇人心，为上策。与宋连和，负固持久，数扰边，使吾罢于奔救，为中策。如出兵济南，待山东诸侯应援，此成擒耳。
忽必烈追问：“今贼将安出？”姚枢断言：“出下策。”
果不其然，李璮选来选去，偏偏就选了“下策”。但这倒也不能完全归咎于他的颟顸短视，甚至可以说，李璮只是做出了他认知范围内与现实环境双重制约下的理性选择。
所谓上策，趁忽必烈不在直捣燕京，李璮在《水龙吟》中也抒发了类似的志向（“稳稳百年燕赵”），但这颇有纸上谈兵之嫌。就凭他这五六万人，长途奔袭燕京，且不说战马够不够，野战能力足不足，他就不怕被蒙古铁骑全歼于燕云旷野之中吗？更何况，忽必烈大军正全师南返，李璮北进不是自投虎口吗？当然，突袭燕京也不是没有机会，但其中酝酿的高风险几乎就意味着孤注一掷了。
所谓中策，彻底依托南宋抗蒙，可能还意味着放弃益都退入南宋控制区。这单纯就军事而言是最优选，对南宋而言也是平添一支劲旅。但问题是，李璮起兵本就是为了割据自雄，独霸益都，如果选择了中策，连益都都要放弃，那么李璮冒了这么大的风险起事又是为何？
那么，也只有下策了。就人们的选择而言，最悲哀的并不是选错，而是本来就没得选。所谓自由选择，很多时候只是自欺欺人的幻象而已。
再说，李璮的计划也未必全无道理，如果各地世侯应声而起，李璮的困局摇身变为满盘皆活，火中取栗也未可知。这当然是赌博，但直捣燕京的上策也是赌，既然都是赌，也就难言孰高孰低了。
很遗憾，李璮的确赌输了。
为了翦灭李璮，忽必烈动员了庞大的军事力量，但“还是把主力的蒙古骑兵军团安排到了对阿里不哥的战斗中去，只将尽可能少的蒙古骑兵派往对李璮的战斗前线”。作为替代的是，汉人世侯精锐尽出，据说仅在济南一带便集结了“十七路人马”，其中甚至还有奉诏而至的高丽军。忽必烈一面会攻李璮，一面还调顺天世侯张柔、张弘范父子率部入卫燕京，根本没有给李璮任何奇袭的机会。
面对围攻，李璮寄予厚望的各地应援并未风靡云涌，仅寥寥数人响应，且举兵之初即事泄而败，如太原路总管李毅奴哥和达鲁花赤（地方军政长官）戴曲薛，未及发难就被拘押。
李璮起兵甚至为山东父老所杯葛，可见其感召力之低下。据《元史·李璮传》，“民闻璮反，皆入保城郭，或奔窜山谷，由是自益都至临淄数百里，寂无人声”。
据说李璮也联络过真定世侯史天泽共同起事，但就是这位大蒙古国右丞相，亲自统率诸路军马将李璮堵于济南城内。史天泽主张围而不攻，打持久战，《元史·史天泽传》记载：“璮多谲而兵精，不宜力角，当以岁月毙之。”在此基础上，部将建议“筑外城围之，深沟高垒”，史天泽无不应允。
打筑垒战，正是汉军最擅长的作战方式。
蒙古汉军起初筑城时，李璮还不以为意，还在做着共命运的春秋大梦，因此也未及时组织兵力袭扰蒙军筑城。五月，当外城合围，李璮悔之已晚。
此前尚且没有多少人响应李璮，而当李璮成瓮中之鳖，败象已露，世侯们不来参与围攻就算是仁至义尽了，哪里还能指望他们赴汤蹈火，定倾扶危。
六月，眼见李璮覆亡在即，此前只顾着收复失地的南宋终于动了起来。宋廷迅速派出了一支援军，但领兵者竟只是一位叫青阳梦炎的新科武进士，或许南宋只是想摆出一个积极救援的姿态，以给李璮和朝野一个体面的交代。
不出所料，青阳梦炎率军刚挺进山东境内，就因惧怕蒙古人，仓皇引兵南撤。所谓救援李璮的最后一次行动，就这么儿戏地收场了。
无论是宋理宗，还是贾似道，可能都严重低估了救援李璮不力的灾难性政治后果。李璮兵败后，北方汉人真正看清了南宋的虚弱及凉薄，也不敢再对南宋报以反正归宋的浪漫政治幻想，此后也再无任何一位接近李璮级别的人物叛蒙降宋。
围城之初，李璮还心存幻想，作困兽之斗。为提振士气，李璮“取城中子女赏将士，以悦其心”；当粮饷日渐不支，又令军士入民家就食，发掘百姓贮藏的粮食。至六月下旬，济南城断粮，甚至出现了人相食的地狱场景。
内无粮草，外无援兵，济南守军在绝望中人心离散，连李璮本人也槁形灰心，“日复昏沉沉”。
七月十三日，李璮决意作最后努力，整军出城决战，但惜乎士卒饥饿已久，根本无一战之力，遭遇蒙古人一个反击，便败退入城。至此，济南城破只是时间问题，李璮也彻底失去了对部队的掌控力，守军由是陆续“各什伯相结，缒城以出”，连李璮的心腹爱将也在其列。
七月二十日清晨，李璮自知大势已去，遂遣散侍从亲兵，而后手刃爱妾，孤身一人乘舟入大明湖，投河自尽，却因水浅未死，为一老兵救起。但老兵并不是什么身怀绝技的扫地僧，也不是什么以死报恩的义士，他根本没有助李璮逃走之意，而是反手将他交给了蒙古人换取赎金。
接着，李璮在蒙古军营中一连见到了三位令他心心念念的汉人世侯。第一位是济南张氏的张宏，正是他接到老兵密报而生俘了李璮。第二位是东平严氏的严忠范。严忠范本想审问李璮，谁料却被反将一军：“你每与我相约，却又不来。”严忠范闻之变色，当即刺了李璮肋下一刀。第三位是真定史氏的史天泽。史天泽问道：“忽必烈有甚亏你处？”李璮还是那句：“你有文书约俺起兵，何故背盟？”史天泽盛怒之下，唯恐泄露什么世侯内部的隐秘，便“唤黄眼回回亲兵砍去（李璮）两臂，次除两足，开食其心肝，割其肉，方斩首”。
至此，李璮之乱不到五个月，就以一次极其残忍的虐杀而终结。