Vua Trần Thái Tông vốn tự tin về sức mạnh của quân dân Đại Việt, lại căm tức sự hống hách của sứ giả Mông Cổ, liền hạ lệnh tống giam. Ngột Lương Hợp Thai không thấy sứ giả quay về, tiếp tục tiến quân vào lãnh thổ nước ta.
Đạo quân Mông Cổ nhận nhiệm vụ xâm chiếm Đại Lý và Đại Việt là một trong những thành phần tốt nhất mà đế quốc Mông Cổ có được. Cả tướng lẫn quân đều tinh nhuệ. Đó là những tinh hoa của đế quốc Mông Cổ. Ngột Lương Hợp Thai (Uriyangqatai) là một trong những tướng lĩnh lẫy lừng nhất của Mông Cổ thời bấy giờ, được Mông Kha và Hốt Tất Liệt tin tưởng giao cho việc xâm lược Đại Lý và Đại Việt. Viên tướng này là con trai của Tốc Bất Đài (Subotai) – một trong Tứ Dũng của người Mông Cổ, phó tá Thành Cát Tư Hãn từ buổi đầu.
Ngột Lương Hợp Thai đã từng lập nhiều quân công lớn trong các chiến dịch đánh Kim, thôn tính Hoa Thích Tử Mô và tấn công Châu Âu, là một vị tướng bách chiến bách thắng từ Á sang Âu. Ngay cả Hưng Đạo vương về sau dù từng là người đối địch, cũng dành lời khen ngợi và lấy hình tượng của Ngột Lương Hợp Thai để khích lệ tinh thần quân lính trong tác phẩm Hịch Tướng Sĩ nổi tiếng :
“Vương Công Kiên là người như thế nào?… mà giữ thành Điếu Ngư nhỏ như cái đấu, chống quân Mông Kha đông hàng trăm vạn, khiên cho sinh linh bên Tống, đến nay còn đội ơn sâu.
Cốt Đãi Ngột Lang là người như thế nào? Tỳ tướng của ông ta là Xích Tu Tư lại là người thế nào? Mà xông vào lam chướng trên đường muôn dặm, đánh quân Nam Chiếu trong khoảng vài tuần, khiến cho quân trưởng người Thát đến nay vẫn còn lưu tiếng tốt.
Các ngươi…không có mặc thì ta cho áo, không có ăn thì ta cho cơm,…lúc trận mạc thì cùng nhau sống chết, lúc ở nhà thì cùng nhau vui cười, so với Công Kiên đãi kẻ tỳ tướng, Ngột Lang đãi người phụ tá, nào có kém gì ?”.
Phụ tá cho Ngột Lương Hợp Thai có con trai y là A Truật (Aju), cũng là một tướng tài hiếm có. A Truật bấy giờ chỉ 18 tuổi mà đã trợ giúp đắc lực cho cha mình trong cuộc xâm lược Đại Lý. Tuy trước chiến dịch tấn công Đại Lý, A Truật chưa thể hiện được nhiều nhưng về sau lập được rất nhiều công lớn trong cuộc chiến Tống – Mông, trở thành một trong những tướng trụ cột của đế quốc Nguyên Mông. Ngoài hai danh tướng kể trên, trong đội quân Mông Cổ xâm lược Đại Việt còn có nhiều tướng lĩnh cao cấp khác của Mông Cổ. Đáng lưu ý là có đến 50 người mang tước vương, có quan hệ huyết thống hoặc hôn nhân với hoàng thất Mông Cổ cũng được phái sang Đại Việt. Trong số đó có cháu nội của Thành Cát Tư Hãn là Abisca, con trai của Sát Hợp Đài (Chagadai). Với thành phần tướng lĩnh đông đảo, đầy đủ những tướng lĩnh lão luyện và cả hoàng thân như thế, rõ ràng Mông Cổ đặt rất nhiều tâm huyết vào đội quân xâm lược Đại Việt.
Quân Mông Cổ sau khi diệt xong Đại Lý thì cũng chịu tổn thất đến hơn 1 vạn người. Đó là do sức kháng cự của quân dân Đại Lý. Để kiểm soát được lãnh thổ vừa mới chiếm, Ngột Lương Hợp Thai còn phải để lại một số quân chiếm đóng ở Đại Lý, chỉ còn khoảng 2 – 3 vạn quân Mông Cổ được huy động tiếp tục tiến sang Đại Việt. Tuy vậy, Mông Cổ lại có được nguồn bổ sung quân số quan trọng từ hàng binh Đại Lý. Ngột Lương Hợp Thai điều động được thêm 2 vạn quân kỵ bộ người Đại Lý sung vào đội ngũ, tạo thành đội quân đông 4 – 5 vạn người phục vụ cho việc xâm chiếm Đại Việt. Số quân người Đại Lý tuy không tinh nhuệ như kỵ binh Mông Cổ, nhưng cũng là những quân lính có chất lượng tốt, được trang bị tốt và tinh thần chiến đấu không hề kém cỏi. Họ chiến đấu để nhằm bảo vệ tính mạng cho nhà vua của mình cũng như tính mạng những người Đại Lý khác. Bởi bấy giờ vua Đại Lý là Đoàn Hưng Trí cùng nhiều người thuộc hoàng tộc đã bị bắt, trở thành con tin. Sẽ thật sai sót nếu xem nhẹ sức chiến đấu của số quân người Đại Lý này. Mang thân phận là hàng binh, quân Đại Lý được Ngột Lương Hợp Thai bố trí làm “quân tiên phong” để đi đầu nhằm gánh bớt phần thương vong cho quân Mông Cổ. Đoàn Hưng Trí cùng chú mình là Tín Thư Phúc cũng theo quân Mông Cổ làm hướng đạo.
Quân Mông Cổ không như những đạo quân điển hình khác thời bấy giờ là luôn cần phu phen đi kèm để tải lương, khuân vác. Tất cả những gì cần thiết cho việc chiến đấu, sinh hoạt và ăn uống đều nằm trên lưng ngựa. Người Mông Cổ có rất nhiều ngựa, cho nên ngựa theo quân thay phiên nhau vận tải và chiến đấu mà không bị kiệt sức. Chính bản thân loài ngựa cũng là nguồn lương thực dự trữ của quân Mông Cổ (thịt và sữa). Biên chế như vậy ngoài việc tiết kiệm nhân lực tối đa, còn giúp quân Mông Cổ hành quân nhanh với tốc độ kinh hoàng. Quân Mông Cổ đi đến đâu sẽ cướp lương thực của đối phương mà ăn, vừa làm kiệt quệ đối thủ vừa tăng thêm tính cơ động của mình. Tuy vậy nhược điểm của chúng là không có khả năng duy trì một cuộc chiến kéo dài và không có điều kiện cướp bóc, vì khi đó lượng lương thực tiêu tốn trở nên quá lớn vượt quá số lượng lương thực mang theo trên lưng ngựa. Nhược điểm này không hề dễ khai thác, khi mà chiến thuật Tốc chiến tốc thắng của quân Mông Cổ đã làm kinh hoàng khắp thế giới. Chẳng cần có quân số đông, thậm chí rất nhiều lần quân Mông Cổ có quân số ít hơn hẳn đối phương nhưng vẫn giành được chiến thắng.
Khoảng nửa cuối tháng 12/1257, Ngột Lương Hợp Thai sắp đặt xong về nhân sự lập tức cất quân tiến thẳng về hướng Đại Việt. Đến vùng biên giới, quân Mông Cổ hạ trại dừng quân. Để lung lạc tinh thần của phía Đại Việt, Ngột Lương Hợp Thai đã phái sứ giả đến đưa thư cho vua Trần Thái Tông dụ hàng. Thái độ của sứ giả Mông Cổ luôn trịch thượng hống hách, tỏ ý ra oai nước lớn, lời lẽ đe dọa lẫn dụ dỗ vua tôi Đại Việt. Bấy giờ phía bắc Mông Cổ tung hoành dọc ngang, thì phương nam Đại Việt cũng là một nước hùng cường, đâu dễ gì chịu phục. Đại Việt trước giờ đối với nước lớn như Tống vẫn không ngại động binh, đối với Chiêm Thành thì bắt phải xưng thần cống nạp. Đối với Mông Cổ tuy có nể sợ đôi phần về thế lực đang lên mạnh nhưng vẫn có ý coi là man di mà thôi.
Vua Trần Thái Tông vốn tự tin về sức mạnh của quân dân Đại Việt, lại căm tức sự hống hách của sứ giả Mông Cổ, liền hạ lệnh tống giam. Ngột Lương Hợp Thai không thấy sứ giả quay về, tiếp tục tiến quân vào lãnh thổ nước ta. Đến trại Quy Hóa, quân Mông Cổ lại dừng, liên tiếp phái thêm hai sứ giả nữa. Sứ giả mà Ngột Lương Hợp Thai phái tới đều bị giam cả. Phần là vì vua Trần tỏ ý không chịu khuất phục, phần là để đề phòng sứ giả khi trở về được sẽ báo cáo những sự bố phòng của phía ta. Bắt giam sứ giả rồi, vua Trần Thái Tông điều động cấm quân và các lộ quân lân cận chuẩn bị sẵn sàng để nghênh chiến với Mông Cổ. Cả nước hừng hực khí thế chống giặc.
Chờ mãi chẳng thấy sứ giả nào quay về, Ngột Lương Hợp Thai từ sốt ruột đổi sang tức giận, bèn hạ lệnh tiếp tục tiến quân, quyết tâm tiêu diệt nước Đại Việt như người Mông Cổ đã làm ở nhiều nơi khác trên thế giới.