受伤的左副帅刘复亨被送到了船上医治。元军统帅忻都召集其余将领讨论明天的军事行动。经过一天的战斗，元军对日本武士的勇猛战斗，颇有惧意，而且对一队队参战的武士部队难以估计其准确数字，以为数倍于元军。同时元军虽然占领了滩头阵地，但死伤不少，兵疲矢尽，并且统帅受伤，这些对久经战阵的元军统帅忻都产生了影响，从而不能准确地判断出战争双方的形势。高丽军将领金方庆比较冷静，他看到当时的战争形势对元军比较有利，只要坚持苦战，便能攻克大宰府，保住阵地以待援军。所以，他建议：“我军虽少，但已入敌境，人自为战，即孟明焚舟、淮阴背水计也。”
忻都犹豫不决，由于担心日军夜袭，他打算命全军回到船上，这时精于水战的部将张禧“见山影浮波，疑暗礁在海口，会青髯见于水上，海水作硫磺气”，判断近日可能有暴风雨大室，建议全军上岸，在岸上扎营避雨，海湾中的战船则分散驻泊，“各舰相距百步下锚，以免大风至时相互碰撞损坏”，忻都采纳了张禧的建议，下令全部陆军以最快速度登岸，选择险要可避风雨之地扎营固守，海湾中的战船较小者驶入河口避风，较大者则各自相距百步下锚，以免碰撞。
午夜时，台风暴雨果然大至（日本群岛四面环海，除东北部沿海外，均被来自热带太平洋的暖流所环绕，也就是人们常说的黑潮，气候形成较温和潮湿的海洋性季风气候。在每年八、九、十月间，日本西部和南部常遭台风袭击；博多湾恰好正位于台风的袭击区内），由于事先做了准备，元军避免了台风袭击时各舰船互相碰撞，所以损失极小，仅有大小战船二十二艘毁沉，方台风渐停之时，暴雨又降，海上漆黑一片，落海的兵将无法相救，故而溺死者约一千余人，受伤的左副帅刘复亨也在死难者之列。
台风暴雨的来袭没有给元军造成太大的损失，但却坚定了忻都和元军众将的作战决心。忻都庆幸自己听了张禧的建议，没有上船，因而躲过一劫，他认为这是天意要助他成就征服日本的大功，是以第二天即二十二日一早便率军出发，前往进攻大宰府水城进攻日军。
此时日军已在大宰府水城列阵，由于昨夜暴雨打湿了火药，元军火炮暂时不能发射，是以元军这一次没有使用火器，而是先以弓弩猛射日军，然后以骑兵向日军发动冲击，步兵跟进，日军兵少势弱，根本无法抵挡元军如同潮水般的进攻，全军五千余人尽为元军所屠灭，大宰府水城为元军攻占。
在进攻大宰府的同时，忻都还派出一只小型舰队，前往长门海域，以牵制长门的守军，使其不敢救援大宰府。元军进攻长门的消息，震惊了镰仓幕府和京都。民心不稳，舆论惊慌，以致市中无米，民有饥色。谣言一个接着一个地传来：“元军占领九州、元军已从东海、北海入侵等等”。朝廷的公卿大臣尤为恐慌，在朝议中甚至有人主张迅速将朝廷迁往关东，招募武士浪人守卫京都等。后宇多天皇亲临神宫祈祷七昼夜，龟山上皇在清水神社祈祷，又派人去伊势神宫祝词：愿以身代国难。各王公大臣纷纷向寺、社献币、写经、诵经。
北九州镇西守护所得知元军进攻后，在镇西奉行少贰藤原经资率领下的守护部队立即前往救援。日军总指挥为藤原经资，大友赖泰作副手，在他们领导下，有藤原经资领导的“三前二岛”的御家人武士部队、大友的丰后武士部队、筑后守护北条宗政、肥后守护安达成宗的、以及岛津久经所率领的萨摩、大隅、日向三地的守护武士部队。参加第一线的战斗人员大约有四万余人，连藤原经资的父亲、八十四岁的入道觉惠都披甲上阵。此外，四国和中国地方部分御家人和武士，参加了九州的战争，宇都宫贞纲率领约六万中国地方的武士部队，作为后备军在必要时将前往筑前支援。
为了挽回军心士气，夜幕降临时，熟习近海作战的松浦党御家人草野次郎经永，率少数部下分乘小舟偷袭元军，纵火焚烧元军战船，乘元军慌乱之际斩首二十一级。这一果敢行动引诱了其他武士效法，偷袭元军彻夜不断。元军为预防偷袭，将大船调于外围，日军船小难以正面冲击。偷袭者至，元军以火炮强弩猛射，日本武士的小船非碎即穿，损失逐渐增加。日军统帅藤原经资见状下令，若无命令不准进行偷袭。
元军在大宰府经过短暂休整后，继续发动进攻，由于一连多日皆是晴天，打湿的火药得以晒干，元军的火炮又开始发威，每遇日军前攻，便先以火炮轰击，再以弓弩齐射，然后骑兵冲阵，日军根本无法抵挡，不过月余，九州全境便为元军攻占
九州失陷的消息震惊了日本全国，而忻都也为日军的强悍震动，在占领九州之后，他没有马上进攻四国和中国地方，而是派出了使者前往京都，晓谕日本统治者，要求其投降。但执权北条时宗不由分说，将元使斩首于镰仓龙口。消息传来，忻都等人百思不得其解。忻都愤怒之余，也打消了不战迫降日本的念头，专心的准备再次发动进攻，一举灭掉日本。
忻都等人对日本缺乏了解，并不知道，自古以来，决定日本与大陆外交走向的一直是朝权贵族，但是这一次，冒着激发战争的危险而坚持强硬政策的却是镰仓幕府年轻的执权北条时宗。蒙古国书送达日本的时期，镰仓幕府