段智兴之后，大理国进入它的末期了，高氏也开始腐朽，勇于内斗而暗于治理。为了对南宋形成两面包抄的夹击战术，蒙古灭金之后决定先征服大理。挥师南下的，就是大名鼎鼎的忽必烈。蒙古大军威势正盛，而大理国内却因为高家子孙互相争权斗得鸡飞狗走，国势疲敝。南宋理宗宝佑元年（公元1253年），忽必烈率军用革囊度过金沙江，击退宰相高泰祥守军，长驱直入。大理国各民族的贵族分子纷纷降蒙。同年十二月，蒙古攻陷大理城。大理末代国君段兴智、宰相高泰祥及其弟高和，都弃城而逃。蒙古兵在姚州抓获高泰祥，解回大理，杀于五华楼下。
公元1254年秋，蒙古兵追至昆泽，活擒段兴智。大理国灭亡。但是蒙哥汗没有杀他，而是“赦以为摩珂罗嵯（意为大王），领诸蛮”。段兴智既不但捡了条命，还得到蒙哥汗的赏识继续掌管云南，说不定还比当初受高氏欺压时舒坦些。不由心花怒放，对蒙古贵族感恩戴德。于是段兴智把政事暂时交给弟弟段实，自己亲自统率人马，协助蒙将兀良哈台继续征讨反抗蒙古军队的各族人民，甚至打到广西、越南，最终在战争中死于“王事”，也算为亡国之君别开生面。，段兴智也正如小说所言，是段智兴的曾孙。
大理国灭亡，标志着云南作为中国史一个相对独立单元的时期结束了。从晋后以降，已经有差不多9个多世纪，云南非中国所及（这里的“中国”是指的中原王朝），中间仅仅短暂的归附过。而蒙古民族以其强悍的魄力，从那遥远不可望的万里朔漠起家，却将这天南之地重归中朝版图，而且从此以后再无分疆，这真是令人神往的伟业！
段实也像他哥哥一样对蒙古特别效忠，深德忽必烈赞赏，对他“示至优之渥”，“以彰同视之仁”。自段实之后，终元之世，段家世袭“大理总管”，为蒙古统治者效力。大理段氏，却没有从此结束，他们继续世代担任元朝的大理总管，又经过了一百三十年的岁月。直到元朝灭亡后，仍然效忠前元，抗拒明人的统一。 明朝建立之初，云南还是元朝残余势力范围。洪武十四年（公元1381年），朱元璋派傅友德、蓝玉、沐英平云南。
洪武十五年（公元1382年）正月，元朝宗室梁王投滇池自杀。三月，傅友德进军威楚。这时的大理总管段世还想效仿前朝，依旧划地而治。但明军不答应，傅友德、沐英攻克大理，抓获段世，段家在大理的统治算是彻底结束，以后云南就是沐王府的天下了。
此后，段氏已无尺寸之土，段家的后裔毕竟在当地还是有号召力的，明清甚至直到解放前，段家王族的后人们还一直充当土司的职位。
