从蒙古到西域，本来有两条路：一条是天山南路，一条是西伯利亚。成吉思汗既定漠北，就命忽必来征服哈刺鲁，畏兀儿部主亦都护巴而术阿儿忒的斤亦来朝。又命术赤平斡亦刺吉利吉思失必儿等部。这两条路，就都开通了。
成吉思汗伐金的时候，忽秃走到乃蛮界外，招集旧部，和古出鲁克两个人，都想趁此恢复旧业。一二一三年，成吉思汗回到喀鲁涟，派速不台追忽秃，哲别迫古出鲁克。速不台杀败蔑儿乞于垂河，其酋霍滩奔钦察。哲别到垂河，宣言许人民信奉旧教。西辽旧境的人民，都叛古出鲁克而降。古出鲁克逃到撒里黑昆，如今新疆蒲犁县土名，色勒库尔的异译。为哲别所迫杀。西辽旧地全定。蒙古的疆域，就和花刺子模相接。一二一四年。
这时候，有西域商人，来到蒙古。成吉思汗因之，贻书修好于花剌子模，请保界通商。花刺子模王也答应了。后来又有西域商人，从蒙古回去。成吉思汗派人随行，去购买西域的货物，共有四百多人。都是畏兀儿人。走到锡尔河边的讹打刺城。城主伊那儿只克，土而堪哈敦的兄弟。把他都捉起来，告诉花剌子模王，说是蒙古的奸细。花剌子模王就叫他尽数杀掉，只逃脱一个人。归告成吉思汗。成吉思汗大怒，“免冠解带，跪祷于天”。一二一九年，就起兵伐西域。
这一年五月，成吉思汗兵到也儿的石河。六月，进兵。哈刺鲁、畏兀儿和哈力麻里在如今的伊犁，也是回族。的部酋，都率兵从行。号称六十万。花刺子模王，本来晓得蒙古是个大敌；又听得细作报告，说蒙古兵漫山遍野；心上有些惧怯。要想深沟高垒，听蒙古兵“饱掠扬去”。所以蒙古兵直走到锡尔河，并没抵御的人。九月，蒙古兵逼讹打剌。分军为四：
（一）窝阔台、察合尔，留攻讹打剌城。
（二）拙赤，扫荡西北一带。
（三）诸将托海等，分兵扫荡东南。
（四）成吉思汗和拖雷攻不花剌，《元史·本纪》作蒲华，如今的布哈尔。以断新旧两都的交通。
明年，一二二○年。五月，四军皆会，攻破寻思干。花剌子模王，先已遁去，派哲别速不台去追。王展转逃到里海东南隅的小岛上，这一年十二月里，死了。子札刺勒丁亦作札阑丁。嗣，南走哥疾宁，城名，在巴达克山西南，印度河东。这时候，成吉思汗已攻破巴惕客薛。亦作巴达哈伤，如今的巴达克山。拖雷攻破呼罗珊，拙赤、窝阔台、察合台攻破乌尔赤。除术赤留驻西北外，三子都和成吉思汗会兵。南逾印度固斯山。前锋为札刺勒丁所败，成吉思汗兼程前进。一二二一年，十月，在申沐涟河边，印度河。把他追上。札刺勃丁已经将要渡河，成吉思汗下令，即日进薄。四面把他围起。可他到底突围而出，从数丈的高压上，策马跃入申沐涟，凫水而去。于是派将渡河迫他。明年六月，成吉思汗自带大军东还。本来想从印度走西夏的；因为路不好走，又听说西夏反了，乃仍由原路而还。这是成吉思汗自己的大军。
其哲别、速不台二将，既将花剌子模王逼入里海中小岛之后，乘胜西北进，到钦察。叫他交出霍都来。钦察人不听。一二二一年，二将绕宽甸吉思海，里海。逾太和山。高加索山。钦察、阿速、撒耳柯思，合兵来御。众寡不敌，又迫于险。乃以甘言诱钦察，说：“我等同类，无相害意。勿助他族。”钦察引退。军既出险，打败阿速和撒耳柯思。出其不意，也把钦察打败。一二二二年冬，平撒耳柯思和阿速，又打败钦察的兵。霍滩逃到阿罗思，求救于他的女婿哈力赤王穆斯提斯拉甫。一二二三年夏，战于阿里吉河名见《速不合传》，如今入阿速海的喀勒喀河。畔的铁儿山。名见《曷思麦传》，乃地名，非山名。阿罗思大败，死掉六王，七十侯；兵士十死其九。列城都无守备，只等蒙古兵来了便乞降。幸而二将不复深入，仅平康里而还。哲别死在路上。
以上所述，是成吉思汗手里的事情。成吉思汗东归后，札剌勒丁也回归旧地，图谋恢复。一二三○年，太宗二年。太宗遣搠马儿罕帅兵三万人西征，诸城皆降。札剌勒丁逃入山中，为怨家所杀，花剌子模朝亡。一二三四年，以迤北诸部未服，命拔都术赤长子。不里察合台长子，木阿秃儿的儿子。蒙哥宪宗。贵由定宗。等西征。诸王，驸马，及诸千户，万户，各以长子从行。是为“长子出征”。因为所征的都是强部，长子出征，则兵强而多。以拔都为元帅，速不台为先锋。旋升为副元帅。一二三五年，出兵。明年秋，速不台破不里阿耳，杀败钦察的兵。冬，入阿罗思，攻破莫斯科。一二三七年，破其首都务拉的迷尔，分兵徇下诸城。十月，还兵攻破钦察，钦察酋长霍滩，逃到马札儿。如今的匈牙利。合丹定宗的兄弟。平撒耳柯思。一二三八年，定宗攻破阿速的都城蔑怯思。《元史·太宗纪·昔里钤辖传》同。《定宗纪》作木栅寨，《土土哈传》作麦怯思，《拔都儿传》作麦各思。这一年冬天，再入阿罗思。进攻孛烈儿如今的波兰。和马札儿，打败孛烈儿的兵。明年春，入马札儿，攻破派斯特。如今的佩斯城。分军西略，直到如今的威尼斯。欧洲大震。明年，太宗讣音至，乃还。从此以后，西域只有木刺夷和报达大食都城。《元史·本纪》作哈塔，《秘史》作巴黑塔惕。未服。一二五二年，宪宗二年。宪宗命皇弟旭烈兀率郭侃等西征。一二五六年，旭烈兀至西域，平木剌夷。明年，围报达。又明年，把报达打破，哈里发木司塔辛杀掉。郭侃西行到天房，如今的麦地挪。降巴儿算滩。苏丹的异译。下其城一百八十五。又西行，到密昔儿，如今的麦西。降可乃算滩。遂渡海，收富浪，如今的塞普洛斯岛。降兀都算滩而还，于是西域全定。
在历史上，蒙古高原的部族，本来较西域诸国为强。这是因为一居沃土，一居瘠土之故。所以匈奴、突厥等，虽然失败于东，还能雄张于西。但是匈奴、突厥的西略，都在既失败于东方之后，不过做个桑榆之补。至于合东方的部族，并力西向，则自西辽大石开其端，蒙古却更进一步；而当时的西方，又没有一个真正的强部；所以成功大而且快。——突厥族雄张西域已久，蒙古西征，得到他的助力，也是成功的一个大原因。