Хубилай после своего восшествия на престол в 1260 г. не питал никаких подозрений относительно деятельности Ли на востоке. Правда, он назначил Уполномоченным по Умиротворению (кит. Сюаньфу ши) Иду, Цзина-ни и сопредельных земель в Шаньдуне Сун Цзычжэня, но повысил Ли до должности Военного Уполномоченного (военного губернатора, кит. Да дуду) области Цзян-Хуай. После этого повышения Ли сообщил Хубилаю, что, по словам захваченных им сунских пленников, главные сановники Южного Китая Цзя Сыдао и Люй Вэньдэ снарядили 2000 лодок и армию в 75000 человек для нападения на Ляньчжоу. Он объяснил, что для отражения атаки требуется починить стены и подготовить город. Хубилай выделил ему 300 слитков (кит. дин) серебра, чтобы покрыть стоимость этих оборонительных мер. Кроме того, Ли попросил разрешения переправиться через реку Хуайхэ, чтобы совершать набеги на владения Сун. Однако, хотя Хубилай высоко ценил рвение Ли, он не позволил ему перейти к наступательным действиям, возможно, опасаясь чрезмерного усиления своего китайского подданного. Хубилай понимал, что Ли и так уже занимает важное положение благодаря своей армии и ресурсам, доверенным его распоряжению. Запасы соли и меди, которыми располагала провинция Шаньдун, давали Ли средства, необходимые для снаряжения военных походов. Возможно, именно решение Хубилая оттолкнуло Ли, но, скорее всего, он в любом случае намеревался выступить против монголов. На сей раз он не осмелился ослушаться и отправился навстречу наступающей сунской армии. В начале 1261 г. он сообщил Хубилаю, который предоставил ему зерно и прочие припасы, что ему удалось разгромить сунские войска под Ляньчжоу. Хубилай наградил Ли и его главных военных помощников. За последующие несколько месяцев Ли извещал о других своих победах над силами Сун.
Затем, в конце 1261 г., Ли начал отдаляться от Хубилая. Возможно, он получил от сунских сановников обещание оказать ему помощь в случае, если он порвет с монголами, и, должно быть, осознавал, что торговля и прочие виды экономических отношений с Сун принесут ему больше выгоды, чем связь с Северным Китаем. Кроме того, будучи китайцем, он мог испытывать симпатии к коренной китайской династии. Впрочем, каковы бы ни были причины, Ли подготовился к разрыву с Хубилаем. Он не выполнил своих обязанностей, не поставив лошадей войскам Хубилая, сражавшимся с Ариг-Букой, и устроил побег своему сыну Ли Яньцзяню, который содержался в заложниках при монгольском дворе, а после побега приехал к отцу в Иду.
Теперь, обеспечив безопасность сыну и, вероятно, получив уверения в поддержке со стороны Сун, Ли мог позволить себе порвать отношения с Хубилаем и монголами. 22 февраля 1262 г. он поднял мятеж против тех, кого раньше признавал своими верховными правителями. Он «разворовал» (если использовать уничижительные выражения, свойственные Юань-ши) склады в Иду, «истребил» монгольских воинов в округе и передал Ляньчжоу и Хайчжоу империи Сун. Его войска «опустошили» города близ Иду, а через месяц «разграбили» город Цзинань.
Хотя Хубилай был поглощен борьбой с Ариг-Букой, он быстро оценил размеры опасности, исходящей от Ли, и принял все необходимые меры для ее устранения. Он послал против Ли в Шаньдун своих самых доверенных полководцев. Вместе с ними отправился Чжао Би, один из его самых приближенных советников. Хубилай стремился подавить китайское восстание, прежде чем анти-монгольские настроения перекинутся на остальное население Северного Китая. Его войска укрепили оборону городов, которые могли подвергнуться нападению армии Ли, и стали в них гарнизонами. Покончив с оборонительными мероприятиями, Хубилай приказал Ши Тяньцзэ и Ши Чу перейти в наступление. В конце марта или начале апреля противники сошлись в бою неподалеку от Цзинаня. Армия Ли была разбита, потеряв 4000 человек убитыми. Ли отступил в Цзинань с оставшимися войсками. Его армия была вынуждена обороняться, а наступавшие монголо-китайские объединенные силы не ослабляли давления.