中统元年（即公元1260年），董文蔚入典禁兵，董士元以世家子弟入选供奉内班，跟从朝廷御驾亲征。
这次，朝廷巡狩北方参加武定山战役，并获得大捷。元世祖忽必烈知道董士元忠厚勤谨可以委任大事。那时，正赶上董文蔚因病逝世，由于董文蔚没有儿子，忽必烈遂命董士元世袭千夫长。
董士元继任后，率部出师南征襄、汉两个地区，并分散禁兵戍守淮上，士元治军严明，武备修敕，号令肃然。
丞相伯颜攻克江南，宋朝军队拼命死守两淮，致使元军没有得逞，将军董士元屡次讨战，终将敌人淮安堡拿下。籍此军功卓着，忽必烈遂迁董士元为武节将军。
接着，董士元跟从大元帅博鲁罕攻打扬州，驻师湾头堡。当时天气炎热，博鲁罕不服水土，得病回还京师。临别，博鲁罕让行省阿里代理统领诸军事宜。
斯时，驻守扬州的宋朝将军姜才瞅准机会乘隙攻打元军。元军首领阿里一向不懂战略战术，率领轻骑兵数百人前去应战。董士元见状，遂与别将哈喇图率领一百个骑兵协助作战。
双方激战到日落西山，宋朝将士增至一万多人。董士元回头对左右说：“大丈夫尽忠报国正在今日，大家不要害怕，决一死战就是了。”
元军正要重整出击，首领阿里趣令左旋，已率部逃跑了。董士元与哈喇图以部分兵力赴敌死战，鼓噪震地，战马陷入泥坑而不能驱驰，乃放弃战马与敌人展开步战。
晚上四更时分，宋朝军队开始撤退。
到了第二天天明，阿里来到战场观察情况，发现武节将军董士元深陷泥潭，而不能自拔，被敌人刺中十七枪。铠甲被鲜血染得通红，等士兵们把道士元抬到元朝军营时，才发现董士元已壮烈牺牲。别将哈喇图也一同为国捐躯。
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