历史据拉施都丁说，1262年，当阿里不哥出和林西讨阿鲁忽后，忽必烈曾亲率部队进至和林。正值此时，汉地变起，他被迫疾驰南返。拉施都丁所谓汉地变起，无疑是指中统三年二月爆发的李璮之乱。忽必烈亲征一事，汉文史籍无可印证。但这世侯称反已成为远较阿里不哥之乱更直接影响到汉地政局的头等大事，则至为明显。
李璮是当时汉地实力最强大的世侯，自其父以来统治山东东部达三十余年。他长期利用地处蒙宋之间的特殊位置和与蒙古皇族的特殊关系（娶塔察儿之妹为次妻），培植和扩展自家势力。忽必烈即位后，他仍借口防备南宋，“挟敌国以要朝廷，而自为完善益兵计”。他朝觐不至，岁赋不输，私市军马，擅发会子，反状日益明显。当时，由于北边战事未了，忽必烈一再对李璮采取姑息的策略。中统三年初，乘朝廷与阿里不哥战争之机，李璮密令纳为质子的李彦简窃归，随即歼涟、海三城蒙古戍兵称反，献城于宋，勒兵趋益都。驻益都的原宣抚副使王磐出奔济南。益都陷。李彦简逃离阙下时，李璮反迹已暴露无遗，忽必烈因而问计于姚枢。姚枢回答，“使璮乘吾北征之衅，留后兵寡，濒海捣燕，闭关居庸，惶骇人心，为上策；与宋连和，负固持久，令数扰边，使吾疲于奔救，为中策；如出兵济南，待山东诸侯应援，此成擒耳。”忽必烈问，“若是贼将何出？”枢对：“出下策。”因此李璮一发难，忽必烈在部署讨伐用兵时，即诏令济南路万户张宏修城备战。很可能这道诏令未到济南，李璮已兵临城下。张宏所部“城守之卒，数不满千”，只好偕同祖父济南公张荣脱身北上，半道接到忽必烈在相隔两天以后发布的另一道诏令，命诸王合必赤总督诸军讨檀。张宏于是为合必赤前导，调头回兵济南。从山东、河南、、河北诸路调集的汉军，毕会济南地区。不久又诏命史天泽专征，节度诸将。大军先树栅凿堑，围济南城，继而又筑环城六十里围之，李璮自是不复得出。
李璮起兵前曾与其他世侯有所联络，满以为这些对蒙古统治同样心怀不满的军阀会响应他。结果却是应者寥寥。大世侯如史天泽、严忠范等都服从忽必烈的调遣来进攻他。其实这些世侯投靠蒙古已久，相互间早已结成了俱荣俱损的利益关系；而忽必烈又与以前诸汗不同，颇得中原人心，并且依托汉地人力物力的支持，战胜了漠北阿里不哥势力，进一步把汉人世侯笼络到自己周围。他们既已在新政权中找到了自己的位置，又怎么肯轻易冒险称叛？为求南宋支持，李璮起兵后立即献涟、海诸城于宋，表示归顺。宋将夏贵应李璮之请，由蒙宋边境向北推进，占领毫、滕、徐、宿、邳等州，另一支宋军约由海路绕过山东半岛，在滨州海滩登陆，克利津等县，转战至沧州。但是，北进宋军随即遭到蒙古军和汉军合力堵击，被迫节节南退。进至滨州、沧州等地的宋军亦因势单力薄难以有所作为。这样，困守济南的李璮所部五六万人，完全陷入了坐以待毙的孤军境地。
济南围城之役，始于中统三年夏四月之初。李璮日夜拒守近四个月，城中粮草难以为继，最后至于“人将相食”的地步。至七月下半月，人心涣散。李璮自知大势已去。“分付众人出，各讨路去’。自己手刃爱妾，乘舟入大明湖投水。因水浅不死，被攻入城内的大军擒获，旋即被史天泽等擅杀于军前。明日，“天泽等引军东行，未到益都，城中人已开门降”。
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