在1279年再把南宋的殘餘勢力徹底消滅了之後，忽必烈即命令長江下游各州建造了600艘戰艦。並開始與宋朝的降將們擬定如何從中國起航進攻日本的計劃。同時再一次派出使團警告日本，若再不臣服，遠征即將再次上演，並且規模還要更大。不過使團到達之後還是跟上次一樣馬上就被日本人處以斬首了。於是到了1280年，忽必烈在行宮中把帝國的高級官員都召集在了一起，討論針對日本的攻擊。為了這一次的遠征，忽必烈徵召了國內的死刑犯和還在服喪期間的漢族士兵。而高麗國則是舉全國之力來支持這次遠征。
公元1281年，蒙古第二次日本遠征開始，大多數說法是朝鮮方面派出了900艘戰艦和4萬名士兵，而中國方面則派出了3500艘戰艦和10萬名士兵。而日本方面沒有太多資料記載了參戰總人數，不過處於本土作戰幾乎全民皆兵的日本來說，其數量肯定也不會少到哪裡去。1月遠征正式開始。朝鮮半島出發的東路軍由對馬海峽前往壹岐，之後再到博多。江南軍則從中國東南沿海地區啟航，跨過近800公里的海峽，駛向壹岐島附近與東路軍會合，之後兩軍一同登陸博多。蒙古大將阿剌罕作為兩軍統帥隨江南軍出發，江南軍本身由漢將范文虎指揮。不過不幸的是，阿剌罕突然因病去世，而忽必烈任命的接任者阿塔海趕到之前，江南軍就已經起航了。最後導致的是兩支部隊失去了統一指揮，使得東路軍和江南軍在日本海的延誤。
壹岐島、對馬島
5月3日，東路軍從朝鮮起航。艦隊在本月21號和26號分別攻擊了防禦薄弱的對馬、壹岐兩島。按照計劃，東路軍應該在壹岐島暫停行動，等待預計會在6月中旬抵達的江南軍會合後一同向博多灣發動進攻。但是東路軍指揮官忻都和洪茶丘卻沒有等待江南軍抵達便率艦隊駛向九州，準備自行攻擊博多。但是博多的防線在這七年間隔中，更加穩固了，軍隊人數也更多了。東路軍在6月6日就開始攻擊日本，而且攻擊的目標不僅限於博多灣，同時還派出了300艘戰艦越過下關海峽攻擊本州島最西端的長門國，以掩護自己的側翼，這一行動不過是對京都的人們造成了一些恐慌，但是沒過多久長門守軍就將蒙古人趕下了大海，這部分蒙古人只得撤回了壹岐島。
在長門受到攻擊的同時，東路軍主力到了博多灣，不過日本人早有準備，博多海岸上修建的石牆發揮了作用，一些蒙古戰艦一靠近就遭到了石牆上的弓箭射擊，雖然蒙古人受到傷亡不大，不過石牆卻讓他們找不到立足的海灘，只能轉而佔領灣內的志賀島和能古島。不過出乎蒙古人預料之外的是，日本人竟然主動發動了攻擊，志賀島與博多灣海灘之間由一條寬度很窄的沙洲相連，日本人從此處突入了志賀島。夜幕降臨，日軍乘著小艇對蒙古戰艦進行了突襲，他們將桅杆鋸斷，當作武士和足輕登上戰艦的跳板。有些找不到小艇的，脫掉鎧甲，帶著一把刀跳下海游過去作戰。在日軍激烈的反攻下，東路軍精神上受到了不小的震撼，最終東路軍在6月28日被趕回了壹岐島。
日本武士乘坐小艇攻擊蒙古戰艦
7月初，揚子江出發的江南軍才抵達日本海域。在與受挫的東路軍取得聯繫後，兩軍會合到了一起，開始進行戰鬥序列的重組。由於軍隊規模太大，兩支艦隊又沒有統一的指揮，重組工作耗費了半個月時間。月底才重新起航向日本本土推進。由於已經得知博多沿岸防禦極為堅強，艦隊改航博多以西的鷹島以避開石牆。7月30日，未等蒙古人登陸，鷹島附近日本守軍再次率先出擊，對蒙古戰艦發動了襲擊，整晚雙方都在激烈戰鬥。戰鬥情形與一月前博多灣之戰相似，日本乘小船發動突襲，不過吃過苦頭的蒙古人用了更緊密的隊形來迎戰日軍，雖然遏制了日軍突襲，不過再後來“神風”的襲擊中，密集艦隊中船隻的互相碰撞，也成了蒙古艦隊覆沒的重要原因之一。到了第二天破曉時分，日軍退出了戰場。他們已經無力阻止蒙古人從博多西側登陸，繞過石牆進攻博多直搗太宰府了。但是在日本人都認為快要亡國的時候，一場被日本人稱為“神風”的颱風拯救了整個日本。颱風肆虐的時候，蒙古艦隊停泊在鷹島和九州本土之間的海域，艦隊中很多戰艦擠在一起，狂風之中，戰艦互相拉扯、相撞，士兵們很多被吹到大海里，船上的人完全無法救援，只能眼睜睜看著淹死。很多戰艦被大風直接掀翻，傾覆沉沒，其餘戰艦也大多撞上暗礁，或者被吹到岸邊動彈不得。不過蒙古大軍有多少人死在暴風中存在爭議，朝鮮史料記載，東路軍損失比例在30%。中國和蒙古方面史料記載損失比例在六到九成。
風暴過後海面上收容蒙古人倖存者的日軍
在那之後，雖然忽必烈盛怒下仍然希望再次遠征日本，甚至下令江南重建艦隊，不過各地的起義使準備工作不斷拖延下去，直到1291年忽必烈去世後，蒙古人統一整個東亞的野心也隨之覆滅了。歷史總是這麼有趣，往往只是其中一件事而會改變後世許多的進程，如果當時沒有那場風暴的話又會怎麼樣呢，這也給我們後人留下了無限的想象空間。
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