第一次战争日军“伏尸如麻”
至元十一年(公元1274年)，元军十月三日从高丽合浦(今镇海湾马山浦附近)出发，十月六日占领对马岛;十四日傍晚攻入嘉定壹岐岛;十六近肥前沿海岛屿及西北沿海带，元军没有在此处登陆，而是将军力直接指向博多湾大宰府。
元军进攻对马岛的消息，十七日才送到镰仓;到二十二日，镰仓幕府方知对马岛为元军占领，而这时，元日第一次战斗已经结束。日本朝廷和幕府对元军的入侵，没有任何具体部署和指挥，战斗主要在大宰府少贰藤原经资的指挥下进行。
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。此处地形不利于大部队展开作战，且距大宰府尚有一日行程。因此，当晚元军退回船上，准备次日进攻大宰府。二十日晨，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。头天晚上已在此布阵的第一线指挥藤原经资所率500名骑兵，并没有趁元军登陆半途邀击。而是在元军登陆整顿好队形后，方始按日本会战的惯例，由主攻部队放射“鸣镝”，表示进攻开始，然后由一名武士单骑搦战，驰在前边，大队骑兵随后冲杀。日本武士对元军的战术，完全没有思想准备。当日本骑兵队伍逼近时，元军鼓声齐鸣，喊杀声震天，硬弓短矢，喷射火焰的大炮轰鸣，日本武士心惊胆裂，战马惊恐不前，被元军分围合击，死伤严重。百道源战场日军“伏尸如麻”。蒙古军征服世界，以少胜多，靠的就是协同作战能力强。
另一部分元军攻入百道源西部的赤坂高地，肥后武士菊池二郎武房率武士130骑与元军展开战斗，藤原经资所率武士部队，按一族一门的战斗组织形式，轮番与占领赤坂高地的元军殊死战斗，终于迫使这部分元军向鹿原方向后辙。战后，肥后武士竹崎季长以自己参加战斗的经验和目睹实况为基础，绘画《蒙古入侵绘词》一卷，为研究元日战争留下了比较逼真的史料。
鹿原及鸟饲一带的元军，继续登陆，扩大占领地盘。日本北九州各地武士一队一队轮番进攻元军。尽管武士军队人数不少，但就每一队武士说，都较元军为少，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军作战的日本武士。该地守军大友赖泰的武士队伍经受不住夹击，向东南方向撤退。由于他们的撤退，使与百道源元军作战的日军腹背受敌，也向大宰府水城方向撤退。
二十日，元军与日军鏖战一整天，近傍晚时候，占领了博多湾箱崎等地。日军全面撤退，但元军咬住不放，尾随着日军节节紧逼。元军作战指挥刘复亨为了更好地指挥，从高坡走下，骑马前进，被日军前线指挥藤原景资发现，他立即引弓搭箭，将刘复亨射落马下。元军统帅受伤，进攻势头受挫，加之天已黄昏，遂停止进攻。
元军统帅忻都召集会议讨论第二天的军事行动。经过一天的奋战，元军对日本武士的勇猛战斗，颇有惧意，而且一队队参战的武士部队很难准确地估算其数字，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，且统帅受伤，这些都对元军统帅忻都产生了影响，使其不能正确判断战争双方的形势。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有利，认为只要坚持苦战，将可攻取大宰府，保住阵地以等援军，所以他建议：“我军虽少已入敌境，人自为战，即孟明焚舟、淮阴背水计也。”但忻都否定了金方庆的正确意见，说：“小敌之坚，大敌之擒。策疲兵入境，非完计也，不若班师。”忻都决定，全军撤至船上，明日班师。当夜，大风暴雨突降，元军不熟悉博多湾地形，船触礁者极多，忻都连夜率军冒风雨撤退回国。
元军侵日的第一次战争，就这样结束了。史载，元军未回者约13500余人，为侵日元军的半数。这并非都死于战斗，主要死于风暴。
日本全国祈神并加强军备
第二天，日军在大宰府水城列阵，却不见元军进攻，派出侦察人员始知，博多海里已无元军船只，元军撤退了。
元军遭暴风袭击、人溺船毁连夜遁走的消息传入京都后，幕府、朝廷、公卿大臣、武士和人民，无不认为是天佑。因此，全国上下开始了祈神运动。一酬谢神佑，二祈使元军勿来。
当时实际掌握朝廷大权的龟山上皇从十一月初开始，向寺、社奉献钱币，在延历寺为祈愿“异国降伏”，修行五坛法、金轮法、佛眼法、四天王法。现在看来这种迷信活动似乎可笑，但在当时，是天皇朝廷惟一能做的事。因为天皇政府不掌握军队，备战的问题完全由幕府进行。
幕府的掌权者北条时宗也在祈神。北条时宗信仰禅宗，师事道隆。身为武士统帅的北条时宗尚且如此，其他武士的崇佛情形不问可知了。
日本人在战争中成长起来了。为防元军再次入侵，北条时宗着手增强本部的守护力量。首先加强长门守护所的力量，任命胞弟北条宗赖为长门守护，统率长门、安艺、周防、备后各国的“御家人”，防卫西部。与此同时，增派北条实政去镇西主持九州方面的备战工作。
北条时宗增强西部兵力后，又在博多湾沿岸修筑石坝，作为防御工事。石坝西起今津，东至箱崎，坝高约五六尺，厚约一丈，沿自然地形长达十余公里。建治元年(公元1275年)十一月，幕府下达“异国征伐令”，准备入侵高丽。尽管军队没有出征，但已有部分武士未经幕府批准，自行侵扰高丽南部沿海。
元世祖忽必烈第一次征伐日本的目的，在于威吓日本，促其迅速通好，尚无灭日的决心。忻都等元军统帅利用忽必烈的这种想法，掩饰了遭风退败的实情，以“入其国败之”的战绩，上报世祖。忽必烈信以为真，认为日本受到了应有的教训，必将与元通好。因此，在至元十二年二月，大赏征日有功将士，同时决定派出礼部侍郎杜世忠、兵部郎中何文着等，携带国书出使日本。
八月，元使杜世忠一行至镰仓。北条时宗既不接受元国书，也不考虑其他后果，下令斩元使之首，表示自己的勇武不惧。九月七日，元使杜世忠一行30余人，被斩于镰仓龙口，只放逐4名高丽船员。
至元十六年(公元1279年)，南宋亡，元统一中国，这时忽必烈注意到杜世忠尚无消息。南宋降将范文虎奏请以自己的名义写信致日本政府，请求通好。范文虎的使者周福，在同年六月抵日，八月被杀于大宰府。这迫使忽必烈萌发出征服日本的决心。
至元十六年(公元1279年)，忽必烈任命忻都和洪茶丘为第二次征日的元军统帅;同时，命令高丽王造舰900艘。至元十七年(公元1280年)，杜世忠被杀的消息传至元都，忽必烈征日决心始定。为了集中领导征日工作，他特设征东行中书省，任命范文虎、忻都、洪茶丘为中书右丞，行中书省事，加封高丽王为中书左丞。