繼1235-1236年蒙古第一次侵宋戰爭後，1237年，蒙古大汗窩闊臺發動了第二波侵宋戰爭。由於此前成都府路已遭蒙古嚴重殘破，襄陽又被攻佔，此次蒙古軍將重點放在了東線，攻取淮西地區，企圖以此擾亂江北，窺伺江南。早在1237年初，蒙古漢軍大將張柔不斷攻掠南下，克九里關（大致位於湖北孝感），陷曹武（今湖北京山），為蒙古入侵淮西做好準備。
1237年十月，蒙古宗王口溫不花、萬戶張柔大舉入侵，抵達南宋在淮西的重要門戶光州（州治今改名潢川）。光州城防分成北城與南城（今潢川縣城），在蒙軍的圍攻下，十一月，南城的守將率先投降。隨後，蒙軍集中主力攻破北城，光州陷落。
光州的失陷，使南宋的淮西門戶大開， 蒙古軍隨即分四路出擊。塔思率部向東南推進策應口溫不花，史天澤向西南推進克隨、復二州。口溫不花親自向南推進，蘄州（今湖北蘄春）、舒州（今江西潛山）守臣相繼逃跑，於是蒙軍得以將俘獲的光、蘄、舒三州的攻城器具會師於黃州。黃州城西有個大湖，名“張大湖”，湖水與長江通流。宋軍想集中水軍在這裡佈置防線。口溫不花派張柔發動進攻，大敗宋軍，俘獲宋軍大批戰船。張柔進而順水而下包圍黃州。宋軍守將王鑑、黃文勝出戰不利，只好退守城中。至此，蒙古軍自1236年2月後再次兵臨長江。
宋廷急令沿江制置副使史嵩之組織救援，史嵩之當即派名將孟珙前去支援黃州。孟珙從鄂州出發，沿水路衝破蒙軍的阻攔，直入黃州城內。由於當時孟珙官至京西湖北安撫副使、鄂州諸軍都統制，在對蒙戰場上已頗有名氣，黃州軍民大振，都歡呼說：“吾父來矣！”入城後的孟珙將此前四十九名畏敵退縮的士兵處斬以正軍法，出示宋理宗的撫慰詔書和賞賜，並安排軍醫治療傷病員，大大鼓舞了宋軍的士氣。又親自“駐帳城樓，指畫戰守”，率領全城共同防禦。
蒙古軍這邊，試圖利用俘獲的宋軍船隻，繞過黃州搶渡長江，於是戰爭首先在江面展開，孟珙派遣部將同鼎、葛懷率領南宋水軍攻擊蒙古水軍，宋軍奮勇作戰，致使蒙古軍陣勢大亂，“欲引船遁”。蒙軍水軍被迫退縮在長江北岸。同鼎又率領水軍乘風直逼北岸，再次擊敗蒙古水軍，並俘獲戰船兩百餘艘，使蒙古水軍渡江計劃完全破產。
於是蒙古軍便轉移攻擊目標，進攻黃州東堤，想切斷黃州與水軍的聯繫，孟珙挑選精兵壯士組織敢死隊，經過奮戰又重新奪回並守住東堤。這樣，蒙古軍便不得不直接攻打黃州城。
口溫不花增派西域兵和原西夏地區的歸附軍參與攻打黃州城，連續不停地組織進攻，黃州處於危急之中。為了破壞蒙軍的攻城之勢，經過暗中準備之後，孟珙派部將劉全等兵分七路，趁夜裡悄悄出城，利用蒙軍攻城多日的疲憊和大意突襲蒙軍。突襲出於蒙軍的意料之外，其中的六路宋軍獲得勝利，使蒙軍營盤大亂，軍心動搖，在重整之前無法繼續攻城。然而偷襲張柔部隊的那一路宋軍，由於張柔預判準確、防備嚴整，使宋軍的偷襲行動未能取得全勝。
蒙古軍整頓之後，便再次向黃州發動晝夜不停的輪番進攻。蒙軍使用了火炮轟擊黃州，把黃州城牆上的城樓全部燒燬，但是由於黃州的堅守，城頭隨時補上缺口，使蒙軍無法趁機攻上城頭。
蒙古軍又不惜損失衝到黃州城下挖城牆，想直接在城牆上挖洞殺進城，孟珙派人預先在蒙軍挖牆地方的城內，再築一道城牆，並在被挖城牆的內側挖大坑當陷阱，號稱“萬人坑”。當蒙軍最終挖開城牆衝進來時，前面還是堅固的城牆，並且前軍在後軍的推擠下紛紛掉進坑裡而被宋軍用石頭檑木砸死。
蒙古軍一直進攻到1238年春天，參與攻城的部隊中戰死、凍死和逃兵已經達到十之七八，士氣低落。而黃州城“備禦甚堅，矢石如雨”，軍民戰鬥不息，未嘗稍卻。由於另一路攻打安豐的蒙古軍在名將杜杲的抵禦下也佔不到便宜，蒙古軍最後撤圍而去。孟珙則因此戰升任湖北路安撫制置使。
失淮則失江，這是南北雙方的共識。蒙古軍此處從東線的淮西地區門戶光州突破，快速推進至長江北岸的黃州，並在水戰上顯示出不俗的實力。而南宋由於丟失襄樊地區，在中、東線上處於極為被動的位置，直到蒙古軍深入腹地才做出反應。黃州之戰中，孟珙的表現堪稱厥功至偉。他從相對薄弱的水軍包圍圈進入黃州，整頓了士氣低迷的宋軍，親自指揮軍民防守，化解了蒙古軍各式各樣的攻城戰術。不僅如此，孟珙還發揮他一貫的機動防禦風格，敢於出城襲擊蒙古軍，多次打亂其作戰計劃，使消極的守城戰變成積極的防禦戰，最終迫使蒙古人退去。黃州之戰是宋蒙開戰以來南宋取得的一次大捷，同時也為孟珙之後收復襄陽奠定了基礎。
