至元三年（1266年），忽必烈遣兵部侍郎郎赫德、礼部侍郎殷弘出使日本。忽必烈在国书中，对这次遣使的目的讲的极其清楚，要日本效法高丽，举国来朝以通和好，如不相通好，将至“用兵”，令日本“王其图之”。被日本以书辞无理，不能接受，予以退回。此后几经出使，均被日本拒绝。
从至元十年（1273）起，忽必烈开始着手部署征日战争。至元十年四月，耽罗岛林衍起义，反对高丽王的统治，忽必烈乘机派元军驻高丽。之后，元军于耽罗岛设招讨司，驻扎镇边军一千七百人，从而控制了日本与南宋间的海上通道，由此可以使元军可以全力进攻日本。随后，忽必烈召忻都、金方庆等至元大都（今北京）商议征日事宜。至元十一年（1274）正月，忽必烈命令高丽王造舰九百艘，其中大舰可载千石或四千石者三百艘，由金方庆负责建造；拔都鲁轻疾舟（快速舰）三百艘，汲水小船三百艘，由洪茶丘负责建造，并规定于正月十五日动工，限期完成。
六月，九百艘军舰完工，上报世祖忽必烈，忽必烈遂命令由蒙、汉、高丽三族军队组成的联军，东征日本。联军的核心是蒙元部队计有蒙汉军二万人、高丽军五千六百人，加上高丽水手六千七百人，共三万二千三百人，由征东都元帅忻都、右副帅洪茶丘、左副帅刘复亨统帅，八月出发。
当时的蒙古军队经过成吉思汗的训练，军纪森严，每十人、百人、千人、万人各为一个战斗队，每队设一长率领，组织极为严密，因此英勇善战，战斗力很强。此外，元朝当时的火器使用技术在世界上处于领先水平，曾经威镇欧洲,所以火炮作为此次征日作战的秘密武器,出现在元军的战斗序列中。
而日本武士部队的基础是守、介地头制（庄头制），是源赖朝建立幕府时期形成的兵制。任守、介地头职的武士，多为有功于历代将军或执权的家臣，即“御家人”。守，是掌握某一地方兵马大权的最高行政长官，但从其品秩看，也不过是从五位上到正六位下的中下级官员；地头，是管理公私土地进行征税的官吏，并对其管理的土地拥有警察权，其职位更低，隶属于守。他们按其管理的土地面积大小，蓄养私兵。某一守率队出征，其一族的家人、族人即成为该守部队的骨干随同出阵，守所辖的地头，亦率其家人、郎黨自成一队，归守指挥。这种主从关系构成的部队，组织巩固，不易溃散，散而可以重聚。家臣以死于君主马前为荣，因此战斗力颇强。但是，这种队伍又各自为战，指挥不统一，战斗时偏重于一骑对一骑的单打独斗方式，因此战斗几乎是混乱、无组织、无纪律的，不易于指挥，无战术可言，根本无法和元军相抗衡，整体战力相当弱。
至元十一年（1274）侵日元军在忻都、洪茶丘、刘复亨三将的指挥下，十月三日从高丽合埔（今韩国镇海湾马山浦附近）出发，驶向对马。十月五日逼近对马岛。当地地头宗马允助国，召集八十余骑弛向元军登陆据点，双方展开激战。由于众寡悬殊，宗马允助国及其嫡子养子共12人战死，对马守护军全部被歼，六日占领对马岛。也有史料记载宗马允助国是在壹歧岛战死。十四日傍晚，元军攻入壹岐岛。元军二船约四百人先行登陆，部队上陆列好队伍后即立赤旗为标记，与守护军左卫门尉平经高（平内左卫门景隆）所率领的百余骑激战。经高军战斗不利，退于城内防守。十五日陷城破，经高自杀殉城。十六日，元军逼近了肥前沿海岛屿及西北沿海一带。
肥前是日本九州的西南沿海地区的古地名，包括了今天的长崎和佐贺两县。当时日本也是实行闭关锁国的政策，在九州的大宰府设立总督府——太宰府，负责九州的军事防卫和国家的外交，因此肥前地区实际上是日本对外交流的窗口，多次受到外来文化的侵蚀和军事力量的打击，而它的佐世葆军港，至今还是美国太平洋舰队的重要基地，至于长崎，相信谁也不会忘记落在它头上的那颗原子弹带给世人的震惊。
大宰府西守护所少贰兼任“三前二岛”守护藤原经资得到元军进攻对马的战报后，一边上报幕府，一边部署防御。而战报在十月十七曰方送到镰仓幕府，十八曰至京都。到十月二十二日，方知对马岛为元军所占领，而这时，元日第一次战斗已经结束了。从这一情况来看，日本朝廷和幕府对元军侵日战争，没有任何具体的部署和指挥，战斗主要在大宰府少贰藤原经资的指挥下进行的。
元军并没有在肥前登陆向纵深发展，而是把主力转移向博多湾。十月十九日，元军舰队进攻博多湾，杀散海滨守军占领今津一带。由于今津一带地形不利于大部队展开作战，且距离大宰府尚有一日行程。因此元军当晚回到船上，准备次日进攻大宰府。
二十曰晨，元军展开登陆战，一部元军从博多湾西部百道源滨海一带登陆，昨晚已在此布阵的第一线指挥藤原景资所率领的五百骑兵，并没有趁元军登陆半途截击，而是在元军登陆整顿好队型后，方才按日本当时会战的惯例，由主攻部队放“鸣镝”表示进攻开始，这种战术不过是中国春秋时期宋襄公的翻版罢了。日军由一名武士单骑溺战，冲在前边，大队骑兵随后冲杀。当日本武士骑兵部队逼近时，元军鼓声大作，杀声震天，硬弓短矢，大炮轰鸣，日本武士对元军的战术，完全没有思想准备，心惊胆战，战马惊恐不前；两军刚一接触，日本武士军队便死伤严重，百道源战场日军“伏尸如麻”，元军很快推进至鹿原。
另一部元军攻入百道源西部的赤坂，肥后武士菊池二郎武房率自己所部武士一百三十骑与元军展开战斗。大宰府少贰藤原经资所率领的武士部队，按一族一门的战斗组织形式，轮番与占领赤坂的元军进行殊死战斗，终于迫使这部分元军向鹿原方向后撤。火炮在战斗中发挥了重要作用。在元军撤退时，肥后武士竹崎季长率自己的族人四骑，尾追元军，负伤落马侥幸未死。元日战后，竹崎季长以自己参加战斗的经验和目睹实况为基础，绘画《蒙古袭来绘词》一卷，为研究元日战争留下了比较逼真的史料。在其中一幅画的左面，画有一个正在爆炸火光四射的球形铁火炮，说明火炮在这次战争中的应用。《太平记》中也记载：“击鼓之后，兵刀相接，抛射出球形铁炮，沿山坡而下，形如车轮，声震如霹雳，光闪似闪电，一次可发射两三个弹丸，曰本兵被烧害者多人，城上仓库着火，本应扑灭，但无暇顾及。”
鹿原及鸟饲一带的元军，继续登陆，扩大占领地面。日本北九州各地武士如怡土松浦黨、原田一族、日田、栗尾、山田氏等所率各队武士，先后赶到战场，一队一队轮番进攻元军。尽管武士军队人数不少，但就每一队而言，都教元军为少，因而死伤惨重。
这时，另一部分元军从博多湾东部箱崎方向登陆，占领岸边松林，从背后夹击与百道源元军作战的日本武士。该地守军大友赖泰的武士队伍经不起元军的夹击，开始向东南方撤退。由于大友赖泰部队的撤退，与百道源元军作战的日军腹背受敌，被迫向大宰府水城方向撤退。
二十日，元军与日军激战了一整天，近傍晚时候，博多湾箱崎等地先后落入元军之手，日军被迫全军撤退，但元军紧紧咬住不放，随着撤退的曰军节节进逼。元军左副帅、作战指挥刘复亨为了更好地指挥作战，从高坡走下骑马前进。这个情况被日军前线指挥藤原景资发觉，他立即引马搭箭，将其射落马下。元军统帅受伤，使进攻的势头略受挫折，加之天色昏暗，遂停止进攻。这时，日军方摆脱元军的追击，迅速退往大宰府水城。日军撤退后，没有来得及逃走的老幼妇女，被俘近一千五百余人。
夜幕降临后，战斗基本停止，受伤的左副帅刘复亨，先行上船。元军统帅忻都召集其余将领讨论明天的军事行动。经过一天的战斗，元军对日本武士的勇猛战斗，颇有惧意，而且对一队队参战的武士部队难以估计其准确数字，以为数倍于元军。同时元军虽然占领了滩头阵地，但死伤不少，兵疲矢尽，并且统帅受伤，这些对久经战阵的元军统帅忻都产生了影响，从而不能准确地判断出战争双方的形势。高丽军将领金方庆比较冷静，他看到当时的战争形势对元军比较有利，只要坚持苦战，便能攻克大宰府，保住阵地以待援军。所以，他建议：“我军虽少，但已入敌境，人自为战，即孟明焚舟、淮阴背水计也。”但是另有打算的忻都否决了金方庆的意见，他认为：“小敌之坚，大敌之擒。策疲兵入境，非完计也，不若班师。”于是忻都决定，全军撤退到船上，明日班师。
如果元军就此班师回去，到也不算失败，顶多是打个平手，但天有不测风云，就在忻都决定班师的前一天晚上，博多湾出现了罕见的台风暴雨。日本群岛四面环海，除东北部沿海外，均被来自热带太平洋的暖流所环绕，也就是我们常说的黑潮，气候形成较温和潮湿的海洋性季风气候。在每年八、九、十月间，日本西部和南部常遭台风袭击；博多湾恰好正位于台风的袭击区内，恰好就在元军准备回国的最后时刻，台风也恰好赶到了。
由于不熟悉地形，元军停泊在博多湾口的舰队一片混乱，不是互相碰撞而翻，就是被大浪打沉；午夜后，台风渐停，但暴雨又降，加上漆黑一片，落海的兵卒根本无法相救。忻都怕日军乘机来袭，下令冒雨撤军回国。此役，元军死亡兵卒达1.35万人。日本史书则称之为“文永之役”。
第二天即二十二日早，日军在大宰府水城列阵，但不见元军进攻，派出侦察人员始知博多海面已无元军船只，元军撤退了。日本朝野对突如其来的台风赶走元军十分惊喜，在全国范围内展开了大规模拜神活动，称为“神风”。此后“神风”一词陪伴了日本人670多年，直到公元1945年。
元世祖忽必烈第一次派遣元军入侵日本的目的，在于威吓日本，使其迅速通好，尚无灭日的决心。忻都等元军统帅利用忽必烈的这种想法，巧妙地掩饰了遭风败退的事情，以“入其国败之”的战绩，上报世祖。忽必烈信以为真，认为日军在元军的打击下，受到了应有的惩罚，必将立刻与元通好。因此，大赏征日有功将士，同时决定派出礼部侍郎杜世忠、兵部郎中何文著等，携带国书出使日本，以求通好。四月，元使杜世忠一行绕过大宰府，直抵长门室津（今天日本本州西南沿海山口县），企图顺利地闯过关卡，到达京都或镰仓。但长门守护却将元使杜世忠等人押送大宰府，然后上报幕府。北条时宗得到此消息后，立命将元使送至镰仓。然而，北条时宗，既无接受国书，也不考虑其他后果，下令将元使杜世忠一行三十余人斩首于镰仓龙口，只放逐了四名高丽船员。
五年以后，元世祖忽必烈再次部署远征日本，后仍因台风以失败告终，而且损失惨重，详情后述。
