成吉思汗闻报，大为震怒，认为奇耻大辱，当即免冠解带跪祷于天，誓死复仇。乃起烦国之师，大举西征。时为公元1217年。（多桑蒙古史，一卷六章）
三、锡尔河诸城之攻略
蒙古军之机动：蒙古军众号六十万（“蒙古史略”谓十五万至二十万人），于成吉思汗之十四年（公元1219，此为冯承钧成吉思汗传所载之年。震按丁谦氏“元秘史考证”则为庚辰，成吉思汗十五年，122○）如期于额尔齐斯河源集中驻夏，休息士马，准备入秋进军。当誓师时适当祃牙之日，雪深三尺。思吉思汗疑虑之（震按丁谦氏“兀秘史考证”谓：“旋以马乏刍秣缓师期”）。耶律楚材曰：“玄冥之气，见于盛夏，克敌之征也。”汗喜。遂挥军前进。大军自额尔齐斯河源出发，直向南行，经乌鲁木齐（今迪化属），至伊犂，巴尔克什湖以南地区集中后，乃以主力直趋锡尔河，而另遣者别一军，自合失合儿（今疏勒）取道拔汗那（小国名。今新盔疏勒北及西）进袭锡尔河南岸敌军之侧背。旋花刺子模得悉者别军之行动，惶惧，“乃将（锡尔河沿岸防线）军队调向拔汗那。等待鍚尔河战线空虚之时，蒙古的大军（主力）遂出现于锡尔河。”（见冯承钧译“蒙古史略”第一卷）。故者别此一行动，实成吉思汗误敌之计也。（下引见洪钧、元史译文证补卷一下）
成吉思汗初期作战指导：是年秋。蒙古军进抵锡尔河，未遇抗拒，遂围讹脱技耳城。成吉思汗已知“撒马尔干，城堞高峻，守兵充足，非一载不能破”。“西域主志气沮丧，企图消极，凝固守城寨”。于是成吉思汗对其初期作战下定如下之决心：
“先分兵攻取各处城堡，而自取布哈尔，然后会师”。按成吉思汗之先取布哈尔，因布哈尔位于西域新都撒马尔干，与旧都乌尔达赤之间，得此线可以截断花刺子模王与河中府之交通，且可断绝锡尔河上受围各坟之外援。
成吉思汗之作战指导：元太祖十四年秋（公元1229年10月），成吉思汗分兵为四：
第一军：命次子察合台，三子窝阔台将之，留攻讹脱拉耳城。
第二军：命长子术赤将之，为右手军，循锡尔河而西北，攻略锡尔河岸上沿河城寨，进攻目标为氈的。
第三军：命阿剌黑。辽客图，托海三将将之，为左手军，兵力五千人。循锡尔河东南攻伯讷克特、浩罕等地。
第四军：由成吉思汗与四子拖雷将之，迳渡锡尔河，直趋布哈尔，以断阿拉丁与河小府之交通，而绝其鍚尔河受围各城之援。
限期各军，完成任务，会师撒马尔干。
第一军攻围讹脱拉耳：讹脱拉耳，位于鍚尔河滨，扼东西交通孔道，城分内外。缮守完筛，粮储充足。原由西域将哈伊尔汗率步兵三万驻守。阿拉丁鉴于形势紧急，乃再分兵万骑，令哈拉札汗率往助守。
察合台及窝阔台，自成吉思汗十四年9月率军围攻讹脱拉耳（丁谦元秘史考证为十万年秋）
经5月不下。然守城军民志气消沉，内心惶恐，以是哈拉札汗坚主“力困议降”。惟哈伊尔汗则以前次杀使刼货，得罪蒙古，自度无生理，乃扬言以死守报主恩。由于二将意见不合，致部分守军，战斗意志为之瓦解。未几哈拉札汗率所部精兵突围欲遁，被蒙古军掳获。因询得城内虚实，遂攻克其外城。哈拉札汗欲降，察合台等以其不忠于其主，并其部众斩之。
又驱其民于野，纵掠城内。哈伊尔汗以外城已破，乃率亲兵退守内堡。屡屡出战，相特又1月，死亡几尽，内城遂陷，然仍鼓勇巷战。蒙古军欲生致之，诸面肉搏以进，哈伊尔汗犹率从卒二人，登星格斗。而从卒亦死。箙中无矢，犹持瓦以掷敌，妇女在墙下授砖以劝，卒以力竭一，为蒙古军所俘获。（多桑蒙古史一卷七章）
第二军之战斗：成吉思汗长子术赤率第二军，沿锡尔河北进。先至昔格纳克城遣使谕降，城民杀使者。术赤乃下令进攻，不许休止，士卒更番迭进，连攻七昼夜乃下之；屠其城。自是连下八儿真、额失那斯诸城。
当客失那斯之被攻也，警讯至氈的，守将库特鲁克汗夜遁，渡锡尔河而走岛尔达赤（一作玉龙杰赤）。术赤遣使谕降，毡的城中无主，人民混乱，不知所从，见使者至，欲杀之。使者伪与约，誓引蒙古兵他去，不入城内，城民乃释之。已而蒙兵至，城民惟恃城高不为备。术赤即督师树云梯环登，踰城而入，遂占领之。以未受拒抗，城民得不杀，驱之于野，纵掠9日，然后许居民还城。以布哈尔人阿里火者，为毡的长官守其地。旋分兵下其邻城养吉干。
阿里火者，西域之商人工耻曾与成吉思汗所遣百余商人资送珍品与阿拉丁者。（多桑蒙古吏一卷七章）
第三军攻围伯讷克特及浩罕：阿拉黑等三将率兵五千，于10月周围伯讷克特城。急攻三日，守将伊勒格圆阵殁。第四日城民始降。蒙古军先是许其不死，既降之后，驱城中人于城外，别置其将卒于一处，尽杀之，分其工匠于诸军，而驱其壮丁，以攻浩罕。
西域将帖木儿蔑里克骁将也。率兵守浩罕。城滨锡尔河，河有中洲，上筑堡垒，与城为掎角，洲距两岸远，矢石不能及。帖木儿分精兵千人守之。另造甲板舟十二艘，形如写屋，裹以轻毡，涂泥泼醋，以御火纺。每日出舟六薄两岸，从舟隙发矢，以射蒙古军。阿拉黑三将，既围浩罕，又鉴于中洲据点距两岸远，矢石不能及，遂先以铁索封锁河道，以绝敌授。同时感于兵力不足，请增援。寻蒙军自堤脱技耳等处援师二万至。且于四乡掳民五万，编组什百为队，以蒙古将校督之。于三十里外之山中、运石构河筑堤，期达于洲。帖木儿乘蒙古军实施攻击准备之际，每利用夜暗，屡袭蒙古军，蒙古军多所损折。
误古三将以河堤渐成，攻击开始，炮石纷集，守军势不支。帖木儿见势不支，计穷，乃夜以七十二舟，载辎重、军士，自率精锐，驾甲板舟、列垣烛，顺流而下，逃向伯讷克特。
当帖木儿之撤退也，一面扫除河川封锁，一面对两岸追兵作战。奋力撤退。既而，闻知术赤军已于毡的附近，夹锡尔河置重戍，两岸置弩，并结舟为桥，阻绝川道。遂舍舟登陆乘马而行。蒙古兵追至，则止而与战，待辎重前进，然后再行，如是数日。部族本少，及是益灭，不得已乃弃辎重。已而从卒次第亡失已尽。乃单骑遁走，逃往乌尔达赤。（多桑蒙古史一卷七章）
四、阿母河诸城堡之攻略
布哈尔之占领：成吉思汗与四于拖雷，率领主力军，以速不合为先锋，迳渡踢尔河，驰袭赛鬲奴克居民咸入堡拒守。成吉思汗遣使者丹尼世们招降，守军困辱之。丹尼世们谓曰：“成吉思汗率大军，距此不远，汝等若稍抗拒，霎时堡垒居舍将平，血淹田亩矣：降则身家得保安”。居民遂降。成吉思汗令居民出城外，签其壮丁为兵，编作一队，备攻布哈尔。又熟习路径者为向导。从人迹罕经之沙汉僻路，闻道急趋布哈尔。成吉思汗十五年春正月（公元1220年3月），成吉思汗大军突然出现于布哈尔附近。（成吉思汗传第八章）
布哈尔分内外二城，外城甚大，堡垒园囿村庄尽在其中。水经其附郭。城池坚厚阔大，四周有十二门，民居房舍率以木建之。地扼东西交通咽喉，为撒马尔干西方唯一屏障、西域将库克汗率部将数员，兵二万守之。
成吉思汗大军既抵布哈尔，先屯于城之四周。迨准备完成，即督军攻城。昼夜不息，其势甚锐。守城诸将度不支，夜率全军突围遁走。蒙古军不意被袭，阵棺挫急退。嗣见敌不乘胜进击，反遁走，遂整列追之，及于阿母河畔，鏖杀殆尽。
明日、城中间教敬长及绅耆人等，出城投降。成吉思汗入城，蒙古兵运可兰经横置庭中，以代马槽，践其经典于马谛下，又召集歌女在大礼拜寺，歌舞劳军、蒙古兵亦欢呼歌唱为乐。
如是取乐一2日成吉思汗出城，赴布哈尔民众祈祷场，传集民庶，告以西域王背约，杀使臣，及己不得已起兵复仇之事。令蒙古官员，弹压大军，勿使扰害。已而籍富民，征财富，余民则出丁赋以瞻军。
其时犹有康里兵四百骑，据内堡。蒙古军遂焚城内民居，驱壮丁使执内堡填壕之役，悉成平地，以进追之。已而置礟环攻，战况惨烈，为空前所未有。凡攻12日内堡破，守者悉死：
而蒙古兵及居民为守兵所伤亡者，亦甚众。城既拔，成吉思汗驱民于野，尽掠其财物，焚其居屋，或流或徙、丁壮则使从军。成吉思汗焚布哈尔后，春末，乃循水，东趋撒马尔干。
庄定撒马尔干：撒马尔干，位于水上，距布哈尔5日程，沿河风景甚丽，园林别墅相望，舟车福辏，为河中一大政治中心，经济重镇。北面广汉红沙、南凭铁门板天险，在远方有锡尔河，阿母河三面凭藉，形势天成，又当要冲，战略地位十分重要。故西域王于此建为新都。
至二十世纪初期，该城人口仍在十万以上。
当西域王之驻跸撒马尔干也，督民修城濬池，竣濠蓄水，缮增堡垒，盖为长期固守之计。及闻蒙古师众，乃大惧。谓左右曰：“敌军锋甚锐，我不可以居此”。即先遁去（另详下节），留兵五万（一说有突厥兵二万，波斯兵五万）拱卫新都。命其将阿尔泼汗婴城固守。
成吉思汗自布哈尔，驱俘民随军东进，行5日，骑兵先抵撒马尔干坟下。翌日部队与俘虏继至。时其他三军，亦相率自锡尔河北诸地至于城下，亦驱土著壮丁至。于是成吉思汗自结营于库尔萨来。复先分军，攻下河演寨堡。以削弱其外势。同时令诸军分别开进，配合会攻。
又编俘虏十人为一队，队执一旗，陆续经行城下，以示其兵众之盛。成吉思汗乃亲自周巡城外。相视形势者两日。令阿拉黑、毕远尔牢兵一部向铁门关、塔里堪，以截断敌之外援，第三日遂围合。
当蒙古军合围之日，公域将阿尔泼汗、匈赤汗、巴郎汗三人乘蒙古军尚在展开间，转取攻势。但成吉思汗事前已派有掩护部队，当即接战。西域军以塔起克兵先进，中伏。初康里兵自以为与蒙古兵同类，事亟则降。故康里兵不为援。以此，西域军大败。由是城中人为之气夺。然蒙古军遭此突袭，伤亡亦众。至夜，双方罢战。
第四日蒙军攻城，城民恂惧。第5日续攻，康里兵乃有携眷投降者，城内故士亦出城纳款。
成吉思汗均善谕之。越日，西域军停止抵抗，开城请降。时太租十五年（公元1220年）4月中。至是蒙军首先隳其垣堞堡垒，命康里兵三万聚于一处，收其马匹器械，至夜尽杀之。
当康里兵之洽降也，他部守兵不从，殆至康里兵开城，塔起克兵及波斯兵乃入内城续守。是夜，蒙古军仍攻城。内城人惧，知不得免，阿尔泼汗乃率千人，乘夜潛出、突营而遁。次晨蒙古军编组攻城队，迫攻内城，隳其垣堞，塞城河之源；至夜城破，内城悉成灰烬。
撒马尔干城既隳，成吉思汗乃命太师国公耶律阿海，组设军政府，以降官巴克曷勒蔑里克，牙刺瓦赤等主收赋税，兼辖降民。选取工匠三万人，分置各营，签发民丁三万，补充攻城队。余民五万，令输二十万的那（西域敝名），许复还城赎命。派兵一部，任该城之卫戍与绥靖。成吉思汗则自屯兵于撒马尔干、那黑沙不两地之间。
乌尔达赤之攻瞻：是年（公元1220年）夏，成吉思汗既定撒马尔干，乃令三子就地整军，自与拖雷亦暂于铁门附近驻跸休息。
乌尔达赤，一名花刺子模城。市区广大，形势雄伟，农耕茂盛。突厥人名之曰，阿拉伯语则谓为，花拉子模之旧都也。在当时为西坟名城。自王母土尔堪可敦出走径，城中无主。旋花刺子模王阿拉丁之子札勒哀丁（又作札兰丁）自里海逃至该坡（时阿拉丁王被者刷所追，迁入里海一小岛，于是年12月死。详见下节）。城中原遣有兵丁甚众，稍事号召，即有兵九万，复集于诸王麾下。然将士多康里人，对札勒哀丁，并不衷诚拥戴。札勒哀丁乃于公元1221年2月10日，率帖木儿以三百骑出奔。
另一王子鄂斯拉克沙，亦在坟中，鉴于乌尔达赤，诸将争权造势，各欲谋拥立（阿拉丁死后，尚有三子）情势叵测，亦出奔，乌尔达赤将领颇有从之行者。是时乌尔达赤尚余兵六万，其绅民皆愿并力守城，遂公推忽马尔为帅，以其为王母亲族也。
蒙古军于河中作三阌月之整补，军容一新，军威大振，成吉思汗乃于十五年秋，命术赤、察合台，窝阔台率军十余万（一说五万）及所俘丁壮，往攻乌尔达赤。其行军序列，依窝阔台，察合台，术赤之顺序行之，似以术赤为总帅。公元1221年春，成吉思汗又闻阿拉丁诸子走乌尔达赤，乃又遣兵戌呼拉商北境，以防其南逃。2月13日，术赤军近追乌尔达赤，游骑至城下。城人出城逐之，中伏，城兵死者甚众。蒙军尾随败卒入海阐门，因日已西沉，仍退出。
术赤昆弟，既至城下，即环视乌尔达赤城形势，城跨阿母河，为桥以通往来，垣堞坚厚，猝不可破，术赤下令军中：“我父将以此地封我，毋许焚掳”，乃遣人招降，守将及兵民拒之。（新元史卷二百五十四章外国传西域上）
术赤以招降无效，乃退治攻具，境内无石，不能炮击，乃令伐大木，浸水增其重量，以代炮石之用，又命所掠诸地丁壮执填潦之役，限10日而工毕以备攻城，诸攻击准备已毕，乃即遣三千人，欲先攻夺横跨阿母河上之桥棵，但为城兵困围，全部战殁，至是守军益振。既而术赤，察合台二人失和。号令不一，纪律亦弛，士气不振。守军以是屡用逆袭，与蒙古军以重大损折。历时6月，而城不下。