元十年二月廿四），吕文焕出城投降，归顺元朝。4月（阴历三月），吕文焕奉旨入朝觐元世祖忽必烈，同月（阴历四月）到达元朝首都大都，元世祖忽必烈册封吕文焕为昭勇大将军、侍卫亲军都指挥使、襄汉大都督，恩赐其将校数名。1274年4月（至元十一年三月），拜参知政事、行中书省于荆湖，元世祖命吕文焕率其麾下，以善遇降将的圣旨，招谕元军尚未攻下的州郡。当时沿江诸将，多是吕氏旧部，争相望风款附，归顺元朝。1276年2月（至元十三年正月），伯颜攻克宋京临安后，派遣江东道宣慰使吕文焕入城，发皇榜安谕中外军民，宋恭帝