嘉定十四年（1221），金軍進犯蘄州，趙葵兄弟再次領兵迎戰，打退了進攻蘄州之敵。然後向唐、鄧二州金兵進攻。在唐州城下，金將阿海率軍岀城迎戰，趙葵率精騎發起進攻，大破金兵，斬首萬餘。金兵遭此敗績，閉城不出。很快，金援兵趕到，列好陣勢卻不進攻。趙葵分析了當時的形勢，認為：“金人必是想用夜戰來僥倖取勝”，命令軍中作好準備，並預備大鼓，聞鼓聲出擊。果不出趙葵所料，傍晚時分，金兵開始出動，向宋軍陣地慢慢靠近。突然鼓聲大作，宋軍出擊。趙葵一馬當先衝入敵陣，左殺右砍，殲滅金兵無數。到半夜時分，金兵損兵折將，但方陣沒有動搖。趙葵見狀，急忙收兵，挑選千多名趕死隊員，在黎明時分，四面出擊，鼓聲、呼喊聲震天撼地，金軍大敗。

趙葵率軍乘勝追擊，斬首數千級，繳獲輜重、器械不計其數。宋金之間的這次戰爭延續了6年之久，金宣宗利用蒙古軍隊主力西征，暫緩伐金的機會，頻頻發動對南宋的進攻。宋軍將士英勇頑強作戰，使宋軍在這場戰爭中始終處於優勢，金軍損兵折將，迫使金朝新君金哀宗在嘉定十七年（1224）派人同南宋通好，明令部下不得進攻南宋。宋金雙方進入休戰狀態。在這次戰爭中，趙葵戰功顯著，得到朝廷的嘉獎，擔任了棗陽軍的知府，後又通判廬州、準西安撫參議官。寶慶三年（1227），任將作監丞。紹定元年（1228），出知滁州。在此期間，蒙古繼滅金後，陸續南侵宋朝，寶慶二年（1226），蒙古兵圍益都，守將李全乃歸附宋朝的起義軍首領。趙葵上書，認為李全必叛宋，建議朝廷及早防備。果不出所料，第二年李全投降蒙古，繼而在海州大舉擴軍，準備攻宋。朝廷命趙葵、趙範節制鎮江、滁州軍馬。

紹定三年（1230，李全率大軍南下，直指揚州。趙葵與趙範從鎮江急馳揚州，比李全早一步到達揚州，然後借防禦工事等待李全的到來。李全來到揚州城下，首先進攻東門。趙葵親自上陣，率兵來到城外，見到李全，大聲質問：“為什麼來到這裡？”李全不緊不慢地說：“朝廷猜疑太深，絕我糧餉。我並未背叛宋朝，今天是來要糧餉的。”趙葵見狀，甚是氣憤，大聲道：“朝廷視你為忠臣孝子，你卻反戈攻陷我宋朝城邑，怎麼能不斷你的錢糧？你說你未叛，能夠欺人但能欺天嗎？”李全理屈詞窮，彎弓抽箭，向趙葵射來，趙葵揮馬殺向李全，李全引兵退去。第二天，李全發動全線攻擊，被宋守軍徹底擊敗。見硬攻不行，李全改為在揚州城外築長圍，企圖困住揚州。

趙葵就指揮將士趁機進行破壞，經常出擊，使李全疲於奔命，打亂了李全的計劃。從紹定三年冬季到第二年孟春，李全固壘不出。為了徹底打敗李全，趙葵進行了周密佈置，然後親率奇兵襲擊。李全毫無準備，見旗幟獵獵，宋軍鬥志昂揚，知不是對手，且戰且退。趙葵率軍乘勝追擊，殺得李全部下十喪七八。李全見大勢已去，奪路北逃新塘，新塘淖深數尺，李全拚命亂逃，急不擇路，天色將昏，前途難辨，掉入水中，被追趕計程車兵亂槍刺死。其餘部將亦被抓獲。之後趙葵率十萬步騎直搗李全老窩鹽城，海州、漣水也被收復。趙葵父子兄弟效力疆場的事蹟受到朝野的一片讚揚，理宗對此也是頗多褒詞：“父子兄弟，出力衛國，在戰場身先士卒，捐身報國，乃儒臣所不能為也。”趙葵十分感激，認為理應如此，“臣忠孝之義，嘗受此教育，世受國恩，當捐軀以朝廷。南宋王朝雖然在對金朝戰爭中取得了一定的戰績，但是在如日中天的蒙古面前，卻是衰弱不堪的，尤其是在宋蒙聯合滅金後，蒙古就成為宋朝面臨的更強大的敵人。

紹定年間，蒙古發起了消滅金朝為目的的戰爭。為了加快戰爭的步伐，蒙古派使臣同南末商議夾攻金朝，許諾滅金後，將金朝佔領的河南之地歸還南末。百年恥辱，一朝可雪，宋理宗和多數朝臣覺得這是天賜良機，不免手舞足蹈起來。趙葵、趙範兄弟二人反對聯蒙抗金，但是理宗充耳不聞，繼續堅持他的政策。端平元年（1234）正月，在宋蒙聯軍的猛烈打擊下，金朝滅亡了。金朝滅亡後，蒙古的諾言並沒有完全兌現，將原先許諾的河南之地一分為二，只歸還了宋朝陳州、蔡州以南的一半，雙方軍隊各自撤回境內。這時一直反對聯蒙滅金的趙葵、趙範兄弟倆，可能是因為在滅金過程中無功而感到悔恨，亦或受到舉國驕躁氣氛的影響而忘乎所以，突然提出乘蒙古兵主力撤退之機，出兵收復三京（指北宋時的西京洛陽東京開封、南京應天府），佔據黃河和潼關。這個建議受到宰相鄭清之的大力支援，勸理宗立即施行。理宗好大喜功，“中興之主”的桂冠刺激著他，立即命令趙範、趙葵將帥府遷往黃州（今湖北黃岡），刻日出兵。朝中大臣喬行簡等反對倉促出兵，但是理宗已被收復三京的幻景所迷惑，不願再與臣下費口舌。