这时，朝廷又派孟珙驰援上游的四川战场。嘉熙三年（1239）秋，蒙军攻占成都、广汉、邛崃、简阳、眉山等处。此外，蒙军还沿嘉陵江南下，进攻重庆、夔州（今奉节）、瞿塘、施州（今湖北恩施）等地，蒙古人多年来就想从三峡进入京湖地区，再顺江东进，直抵南宋首都临安。
当时孟珙坐镇江陵，他准确判断出蒙军主力必取道施、黔（今四川彭水）渡江，于是派兵两千人驻屯峡州（今湖北宜昌），一千人屯驻归州（今湖北秭归），另派兵增援归州的重要隘口万户谷（今湖北秭归县西），其弟孟瑛则率五千兵力驻松滋，作为后备队，又一弟孟璋率兵两千驻守澧州，防守施、黔两州的蒙军。
孟珙的防御体系部署得当，环环相扣，遥相呼应，使来犯的蒙军在大垭寨被孟珙的水师打败，之后蒙军粮草不继，只得退出四川。此战后，宋理宗任孟珙为四川宣抚使兼京湖安抚制置使，把三分之二的南宋防御线让孟珙指挥。
孟珙总是在战前就做好各处的防御准备，而不是仓促上阵。孟珙从战略角度进行防御部署，把兵与民视为一个整体，兵以卫民为天职，民以养兵为义务，兵与民相依为命。使兵的作战准备与民的安心耕种结合起来，由此构成整体性的防御体系，使蒙军南下进攻没有机会取胜。(www.xing528.com)
孟珙在世时建立了南宋防御蒙军的战线，非常有效。后人认为他是机动防御的大师。机动防御，一般认为发源于一战后的德国，当时的德国，其军队人数被限定在十万，不得不采用与阵地防御不同的机动防御，即运动中在局部形成优势兵力，击败敌人。
孟珙负责漫长的战线，兵力有限，也只能采取机动防御的方法。机动防御的关键在于准确选择防御地点，不能在整个战线上平均使用兵力。如嘉熙三年（1239），蒙军从四川向三峡进军，企图由此进入京湖地区。此时孟珙手中的兵力只有蒙军的十分之一，不能处处设防。因此他对形势进行判断，认为蒙军的主力将在施州和黔州渡江，他就在峡州、归州、万户谷、松滋、澧州等地驻兵进行防守，最后在大垭寨击败蒙军主力，取得了防御作战的决定性胜利。
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