睢州（今河南睢县）等地，追斩金将完颜庆山奴，迫使金主从汴京突围出逃，史天泽率军穷追不舍。金主逃至归德（今河南商丘），史天泽追到归德，金主逃到蔡州（今河南汝南），史天泽追到蔡州，与元大军合围蔡州。史天泽负责北面战事，在战斗中，他结筏暗渡汝水，与金军血战几天，蔡州城破，金帝上吊而死。在灭金之后的伐宋过程中，史天泽也为蒙古立下了大功，在这些战役中，他配合蒙古军打了许多胜仗。此外，在平定元阿里不哥和李璮的叛乱中，史天泽也出力甚多，如平李埴叛乱时采取的围而不打、待敌食尽自乱的策略就出自史天泽。
其次，史天泽对古今兴亡有较深入的研究，除了精通军事之外，他还懂治国安民之道。他知人善任，长于兴利古代集市图除弊。中统元年（1260），忽必烈即帝位，首召史天泽，问以治国安民之道，史天泽给忽必烈上的奏折建议：朝廷应当建立监督机构，安抚百姓，举任贤能等安定天下的措施。深得忽必烈嘉许。中统二年五月，史天泽被拜为中书右丞相后，凡是他先前所提出的治国安民的措施，全部先后实行。可见，他给忽必烈的奏折不是泛泛之论，而是针对当时的现实提出来的；而他的中书省的十条省规，也使朝廷政务运作井然。
此外，史天