1281年,元朝统治者忽必烈再次下令征战日本。在战争准备期间,忽必烈决定这一次派两支部队渡海作战。一路是东路军,包括蒙古军、汉族军和高丽军,共40000人,战船900艘,由忻都、洪茶丘和金方庆率领,取道高丽,过对马海峡,进攻日本。另一路是江南军,兵力10000人,战船3500艘,由范文虎统帅,从元庆启航,渡东海直趋日本。两路军的总指挥是阿刺罕,定于在1281年6月在壹岐岛会师。然而,日本经过第一次战争后,已经做好了抵抗元军的准备。日本镰仓幕府执政北条时宗大力加强备战,增加日本西部的防御兵力,并费时5年,在博多湾沿岸西起今津,东至箱峙10多公里的地带,修筑了一条高约6尺,厚约1丈的石坝。因此,元军虽然兵力众多,但困难程度比第一次出征更大。而且两路各自为政,分散了力量。
        元朝东路军首先出发,于1281年5月26日攻入壹岐岛。根据作战部署,东路应在此等候江南军,共同进兵。但忻都自恃有上次战争的经验,又想争头功,因而无视壹岐会师的部署,在对日本海防缺乏侦察和研究的情况下,贸然率军从壹岐出发,驶向博多湾。这时,博多湾的日军已严阵以待。6月6日,元军舰队进入博多湾后,发现沿海滩头筑有石坝,难以登陆。忻都派出侦察,得知志贺岛和能古岛防御薄弱,也没有石坝,遂令舰船靠近志贺岛锚泊。当夜,日本小股部队乘小船夜袭元军,纵火烧船,元军受到一些损失。第二天,元军洪茶丘率部登陆,占领志贺岛。志贺岛狭长,退潮时,露出的海滩可直通陆地。元军力图占夺海滩,以便从侧后进攻博多守军。元军善长集团进攻,在狭长地带作战很难发挥这一特长,而日军则惯于运用一人一骑的战斗方式,比较适宜于狭长地带的作战。困此,元军在战斗中损失很大,被杀千余人。由于日军的抵抗,元军连续战斗7天也未能前进一步。当时,正值盛夏,疏菜、饮水供应困难,士兵长期在海上生活和战斗,疲惫不堪,造成疫病流行,病死者3000余人。忻都看抢占博多湾的计划难以实现,便决定从志贺岛撤退,驶向壹岐岛,与江南军会师。但部队锐气已经丧夫了。
        元朝江南军也是进展不利。先是根据侦察得知,日本平户岛守军均调至大宰府,主帅阿刺罕决定两军改在平户岛会师;随后,阿刺罕病死,接替职务的阿塔海尚未到职,军队无人指挥,因而没能按约定时间到达壹岐岛。6月初,江南军先遣队经过激战,攻占壹岐岛。江南军统帅范文虎鉴于先遣舰队早已出发,遂在阿塔海尚未到职的情况下令江南军在6月18日分批开航。直到7月,两军会师,军威大振。本应立即进攻大宰府,但两路统帅均迟疑不决,在海上停留一天。一天的停留给元军再一次造成致命的的损失。本来,当时已经出现了台风前兆,但元军缺乏海上知识,不识地理,舰队没有开进附近港口避风,也没有采取其他防台风的措施。8月1日,台风袭来,元军船毁人溺,丧师大半。江南军张禧所部和也速䚟儿所部,见天气恶劣,便将战船疏开锚泊,避免了战船在台风袭来时互相碰撞,所以损失不大。台风过后,张禧和也速䚟儿命部属立即救援遇难将士,落水的范文虎也被救起。张禧向范文虎建议,江南军未溺死者尚有半数,且年轻力壮,若将他们组织起来,强行登陆,背水一战,或可取胜。范文虎不听,决定拾残兵班师。这时,平户岛还有被救起的4000士卒,他们无船可乘,范文虎命弃之不顾。张禧不忍,将船上的75匹战马弃之岛上,载4000人回国。遗留岛上的30000多名元军兵士,多数战死,被俘后也大部分被杀。
        元军的这次失败,首先是由于缺乏统一指挥和严格的协同动作,两路军各行其是,削弱了军队的战斗力。其次是两军会师后,犹豫不决,既不了解敌情,又不了解海情,终遭失败。