嘉熙元年（1237年）十月，蒙古军再度南侵，在宗王口温不花、大将张柔率领的主力进攻黄州。黄州所在的长江江面非常窄，利于渡江，是淮西的军事重镇。张柔部在黄州城西的大湖中夺取大批船只，顺流下达长江边。孟珙奉老上司史嵩之的命令，紧急从鄂州率水师火速驰援。双方恰巧在江面遭遇，面对老伙计，孟珙毫不手软，利用宋军艨艟斗舰猛撞蒙古船阵，冲乱敌军船队，杀开一条血路后进入黄州。由于这一次蒙古军来势汹汹，宋军又首战不利，本已绝望的黄州军民听说孟珙来援，士气大振，齐声欢呼道：“吾父来矣！”[5]

  黄州原为孟珙的大本营，这里的城防措施都是由他亲自主抓，很难被敌军攻克。孟珙每日亲临城头，督促宋军防御，看望伤病员，还斩杀四十九名畏敌退缩的士兵，最终稳住了宋军的阵脚。
黄州保卫战首先在江面展开，孟珙派遣部将水军攻击蒙古水军，宋军奋勇作战，迫使蒙古军阵势大乱，退缩到长江北岸，并俘获战船两百余艘。蒙古水军的渡江计划完全破产。于是蒙古军便转移攻击目标，进攻黄州东堤，想切断黄州与水军的联系，孟珙挑选精兵壮士组织敢死队，经过奋战又重新夺回并守住东堤。这样，蒙古军便不得不直接攻打黄州城。由于口温不花增派西域兵和原西夏地区的归附军连续不停地进攻，黄州处于危急之中。为了破坏蒙古军的攻城之势，孟珙派部将刘全等兵分七路，趁夜里悄悄出城，兵分七路突袭蒙古军。作为老朋友，张柔也很给孟珙面子，他的营寨防备严整，使宋军偷袭失败。而其六路宋军获得胜利，使蒙古军营盘大乱、军心动摇。
  蒙古军整顿之后，便再次发动昼夜不停的轮番进攻。蒙军使用了火炮轰击黄州，把黄州城墙上的城楼全部烧毁，但是由于黄州的坚守，城头随时补上缺口，使蒙军无法趁机攻上城头。蒙古人又冲到黄州城下挖城墙，想直接在城墙上挖洞杀进城，孟珙派人预先在蒙军挖墙地方的城内，再筑一道城墙，并在被挖城墙的内侧挖大坑当陷阱，号称“万人坑”。当蒙军最终挖开城墙冲进来时，前面还是坚固的城墙，并且前军在后军的推挤下纷纷掉进坑里而被宋军用石头檑木砸死。到了第二年（1238年）的春天，死伤“十之七八”的蒙古军终于撤退。孟珙又一次扭转了南宋的被动战局，授宁远军承宣使、枢密副都承旨，不久升京西湖北制置使，实际上已是南宋中部战场的主帅。