Quân Mông Cổ sau đó biết được rằng các quan lại cấp cao của Cao Ly vẫn ở đảo Giang Hoa và trước đó đã trừng phạt những ai thỏa hiệp với Mông Cổ. Giữa năm 1253 và 1258, Quân Mông Cổ dưới sự chỉ huy của Trác Khắc Nhi Đái đã thực hiện bốn cuộc xâm lăng có tính chất hủy diệt trong một chiến dịch thành công cuối cùng chống lại Cao Ly.

Mông Ca phát hiện con tin không phải là vương tử mang dòng máu vương tộc Cao Ly nên đã khiển trách triều đình Cao Ly vì đã lừa dối ông và giết chết cả gia đình Lý Hinh (I Hyeong, 이형, 李馨) là một viên tướng tài người Triều Tiên trong quân đội Mông Cổ. Tướng Trác Khắc Nhi Đái tàn phá hầu khắp nước Cao Ly và bắt 206.800 tù nhân vào năm 1254[6]. Nạn đói kém và sự tuyệt vọng đã buộc người nông dân phải đầu hàng quân Mông Cổ. Quân Mông Cổ thành lập Thiên hộ sở (cơ quan hành chánh quản lý 1.000 hộ dân) tại Vĩnh Hưng (Yeongheung, 영흥, 永興) dùng quan lại sở tại. Họ ra lệnh cho hàng binh đóng thuyền để tấn công các đảo gần bờ biển kể từ năm 1255 trở về sau[7]. Cuối cùng, người Mông Cổ cho tụ tập những tù nhân người Triều Tiên gồm khoảng 5.000 hộ vào một khu kiều dân tại bán đảo Liêu Đông. Vào năm 1258, nhà vua và viên quản gia nhà họ Thôi, Kim Ân Chân (Gim Eunjin, 김운진, 金殷真) dàn xếp một cuộc binh biến, ám sát người đứng đầu gia tộc họ Thôi và xin cầu hòa với quân Mông Cổ. Sau khi triều đình Cao Ly cử nhà vua tương lai, vua Nguyên Tông (Wonjong, 원종, 元宗), đến Mông Cổ làm con tin và hứa sẽ dời đô về lại Khai Thành, quân Mông Cổ rút khỏi miền trung bán đảo Triều Tiên.

Triều đình Cao Ly phân hóa thành hai phái: phái quan văn phản đối chiến tranh với Mông Cổ và phái quan võ, do gia tộc họ Thôi lãnh đạo, thì gây sức ép với triều đình để tiếp tục kháng chiến chống quân Mông Cổ. Tháng 3/1258, sau khi vị Tể Tướng độc tài Thôi Nghị bị phái quan văn sát hại, hòa ước Cao Ly - Mông Cổ được ký kết[8]. Hòa ước thừa nhận sự duy trì quyền lực tối cao và văn hóa truyền thống của Cao Ly, hàm ý rằng người Mông Cổ từ bỏ việc sáp nhập Cao Ly dưới sự đô hộ trực tiếp của Mông Cổ và bằng lòng trao cho triều đình Cao Ly quyền tự trị nhưng nhà vua Cao Ly phải cưới một công chúa Mông Cổ làm hoàng hậu và chịu dưới quyền của Khả Hãn Mông Cổ[9]