但刘整在不经意间与吕文德交恶。吕文德不仅贵为京湖制置使，更是贾似道的第一亲信爱将，某种程度上也算贾似道入相后的军中代理人。鄂州之战中，高达等将曾公开表示对贾似道的轻蔑，每见其督战时，就嘲讽说：“巍巾者何能为哉！”而吕文德则“谄似道”，派人呵斥高达：“宣抚（贾似道）在，何敢尔邪！”
交好贾似道，再加上真实的军功，鄂州解围后，吕文德即受到宋廷的嘉奖，《宋史全文》中说：“吕文德援蜀之赏未足酬功，今援鄂之勋尤为显著，特赐百万，良田万顷”，一时间风头无两。
吕文德与刘整的交恶原因，《元史·刘整传》中只有五个字：“吕文德忌之”。刘整与吕文德地位相差甚远，对后者尚不构成什么政治威胁，所谓的“忌之”，更可能是说刘整桀骜不驯，或许还曾拒绝投身吕文德阵营，令专注于军中揽权经营吕氏军事集团的吕文德衔恨。当然，刘整的归正人身份被猜忌可能是更深层的背景。
吕文德对刘整极尽打压之能事，《元史·刘整传》所谓“所画策辄摈沮，有功辄掩而不白”，也就是说，吕文德每逢刘整出谋划策就漠然置之，后者建立功勋也不予上报。而最具杀伤力的一招是：举荐与刘整不和的俞兴为四川制置使。
原本俞兴与刘整之争也就是军中惯常的内斗，但恰逢此时军中推行打算法，遂形势滑向不可收拾。景定二年（1261年）四月，俞兴派人去泸州“打算军前钱粮”，刘整自知情势严峻，主动服软，先以金瓶贿赂俞兴，但未被接受；继而拜诣俞兴之母，请她出面调停，仍未成功；无奈之下，遣使赴临安上诉，却又未能直达中枢。
此时，向士璧和曹世雄死于打算法的噩讯传来，刘整惊惧不已，走投无路之中为求自保，遂密谋降蒙。
刘整的蒙古联络人是汉人世侯、成都路军民经略使刘黑马。《元史·刘元振传》记载，刘黑马派儿子刘元振前往泸州受降。行前，蒙古诸将怀疑刘整为诈降，“刘整无故而降，不可信也”。刘元振力排众议：“宋权臣当国，赏罚无章，有功者往往以计除之，是以将士离心；且整本非南人，而居泸南重地，事势与李全何异，整此举无可疑者。”可见，汉人世侯对南宋的国内形势掌握得很准确，不论是贾似道新政导致的内部倾轧，还是刘整作为归正人的尴尬身份。刘黑马激励刘元振说：“刘整宋之名将，泸乃蜀之冲要，今整遽以泸降，情伪不可知，汝无为一身虑，事成则为国家之利，不成则当效死，乃其分也。”
刘元振至泸州，刘整开门出迎，刘元振为显示信任无疑，弃众而先下马，单骑与刘整相见。次日，刘元振脱去盔甲，与刘整骑马并排入城，参加酒宴时大醉方休，毫无戒心，令刘整折服。
刘整召士人许彪孙起草降文。《宋史·许彪孙传》记载，许彪孙说出了一句壮怀激越的名言：“此腕可断，此笔不可书也。”之后闭门与家人喝药而死。
刘整召集属吏告知降蒙事宜：“为南者立东庑，为北者立西庑。”在武力胁迫下，“官吏皆西立，惟户曹东立”，刘整杀掉了这位在历史上没留下名字的微末小吏，“与西立二十七人归北”。
景定二年（蒙古中统二年，1261年）六月，刘整以泸州等十五个州郡共三十万户投降蒙古，被忽必烈任命为行夔府路中书省兼安抚使。泸州失陷，使川蜀地区宋蒙力量对比更加失衡，南宋在川两大重镇重庆府与嘉定府之间的联系几乎被切断，各支宋军陷入孤军作战的困境。
据《宋史纪事本末》记载，“蒙古既得整，由是尽知国事虚实，南伐之谋益决，而似道自若，不以为虞”。贾似道不仅间接酿成了刘整之降，还严重低估了刘整叛降的摧毁性效应。
但轻视归轻视，讨伐还是要讨伐的。在宋理宗的亲自督导下，贾似道不敢怠慢，即刻调兵遣将，将征讨的责任交给了这场叛乱的生事者——吕文德与俞兴。
俞兴奉命讨伐泸州。泸州治所此时位于在险要程度上堪比钓鱼城的神臂城，俞兴虽心术不正，但治军攻城有条不紊，在昼夜急攻下，神臂城一度危在旦夕。
此时，左右亲信劝刘元振说：“事势如此，宜思变通，整本非吾人，与俱死，无益也。”刘元振拒绝弃城而逃：“人以诚归我，既受其降，岂可以急而弃之！且泸之得失，关国家利害，吾有死而已。”粮食将尽时，刘元振杀马犒劳将士，招募水性好的士兵持蜡书至成都求援，伪造金银牌分赏有功将士。援兵来后，刘元振与刘整联兵出击，大败俞兴，赵景良在《忠义集》记载，宋军“士卒拥溺者十八九，流尸蔽江而下”。
刘元振向蒙古报捷时，且自陈擅造金银牌罪，忽必烈不仅未加惩戒，还嘉奖了他的“通于权变”。刘元振这一系列的表现，完全没有辜负父亲刘黑马行前对他的忠义之嘱。
《元史·刘黑马传》记载，泸州被围时，刘黑马已有疾在身，仍然亲自督促转运军需，布置解围泸州，属下劝他休息时，他以“国事方急，以此死，无憾”婉拒，后果然病死于当年，也算求仁得仁。
蒙古汉人世侯刘黑马父子的忠义许国、南宋名将刘整的被迫降蒙，两相对比之下，高下立见，其中虽不无史书的刻意渲染，但也当思鼎革时代之人心向背。
刘整降蒙第一年，不仅击败俞兴，还献上了“益屯兵、厚储积”的图宋大计，迅速赢得了忽必烈的青睐。蒙古中统三年（1262年），忽必烈召刘整入朝，授行中书省于成都、潼川两路。忽必烈政权官制比较复杂，这里不详述了，但刘整显然是被擢升了。
景定四年（蒙古中统四年，1263年）五月，高达又将兵进攻成都，刘整率军驰援，宋军慑于“赛存孝”威名，未战先遁，转攻潼川时，再为刘整所败。
在军功加持下，刘整在蒙古的政治行情扶摇直上，但可能因为不擅经营同僚关系，此时又遭遇了他在宋军中经历过的内部倾轧，据《元史·刘整传》，“同列嫉整功，将谋陷之”。但刘整相较南宋时在政治上已圆融不少，汲取了打算法事件中的率性教训，不仅没有针锋相对，鱼死网破，反而主动退抑，自请分权，“整惧，请分帅潼川”。