宋淳佑十一年（公元1251年）蒙哥即汗位，遵奉成吉思汗之遗训，拓展疆域，乃发动两大远征：一为进军西南，作灭宋之准备，一为西征波斯。因蒙哥即位之际，波斯境内，尚有木剌夷，报达两国独立，故遣旭烈兀征讨之，史称此次西征为蒙古人第三次西征。
旭烈兀大军的先锋部队，于元宪宗二年（公元1251年）出发，主力军于宪宗三年西进。先征讨木刺夷，至宪宗六年（公元1256年）11月，木刺夷敌主鲁克赖丁投降。续征报达，至宪宗八年（公元1258）2月，报达教主木思塔辛降服。
旭烈兀复于宪宗九年，进兵铰利亚，明年估价其京城大马士摹。至此波斯一统，蒙古伊儿汗王朝肇建。
元世祖于至元元年（公元1384），遣使者至波斯，册封旭烈兀为伊儿汗。
一、蒙古方面
十三世纪中叶，蒙古帝国之实力，已自中亚扩及欧洲，此际，察合台、窝阔台两大汗国，仍如成吉思汗遗命之状况，分别在锡尔河以东至畏兀儿故地，及在伊犂河流域，承袭汗国之统治；而钦察汗国，则已自康里、奇卜察克、花刺子模故地，由拔都拓展北至白海，西抵多脑河流域，而有俄罗斯故地。至对于南方之宋朝，亦大施压力，代有进展，迄蒙哥即皇帝位，蒙古君权之承袭，已由窝阔台系转入拖雷系；其政治情形，已由游牧部落，进而为有组织有文化之帝国统治。至其内部，虽已显露分化倾轧之征象，然其军国力量，则犹克秉成吉思汗之遗志，一致对外，以开拓疆士。
当时蒙古本部，正逐渐繁荣，一派新兴气象。察合台、窝阔台、钦察三大汗国，各对其封地之统制，亦十分稳固，南方宋室，势力衰微。蒙古实力，已拓展至四川两淮等地。西方小国，如亚赛尔拜然、乔治亚，小亚细亚、阿波勒等国，均归属称藩。其间容有稍存犹豫观望之意者，然一旦蒙军临境，则悉伏地降服，莫敢抗命者。故此际情势，在蒙古方面，实属后方稳固，国势方张，而木刺夷，报达等国，其地理形势，虽属有利，但彼此不相支援，地位孤立。
蒙哥即位后，励精国强，任命忙哥撒儿为大断事官，以孛尔该掌文书省及财政内政两部事。分文书省为数局，设波斯、畏兀儿，汉地、西番、唐兀等令史，使之主往来文书。以晃忽儿为和林长官，典守宫殿帑币。命皇弟忽必烈，总治汉南诸路军民，以马合木总治汉地，以阿儿浑总治波斯。并减轻藩属各邦税赋，豁免欠缴租税。曾云：“与而充盈岸帑，不如抚慰民心”。对三皇后及诸王等所发命旨，及前此旧令之不适合者，均一律明令废止。
蒙古肇起，兵制简易，部众画佥为兵。宿卫之制，始自成吉思汗，其后世因之。其法为选千户百户及自身之子弟以编护卫亲军。迨至窝阔台则又创军之制：蒙古户每一牌子盒军一名，限年二十以上三十以上。对于外藩及汉地，则通验丁数，每二十名佥一名。贵由皇帝复诏蒙古户“百户一兵”。至蒙哥即泣：除仍旧制外，则续佥汉人从军。
元初用兵四方，士卒以私财自瞻。至忽必烈入统中原，军户之制始定。故蒙哥时代之补给制度，正为由“自瞻”变为“军户”之过渡时期。至于马政，此际乃系谕户“分著”，其难买牛马之地，许拆价以代实物。延至中统年间，始演变为“和买”之制。其他如训练，编组、兵器战法等，则率有先例。
二、木刺夷及报达方面
一、木刺夷：木剌夷乃亦思马因人之另一称谓，原义为迷途者。初天方教另一派之教主亦思马尔主子名别者，嗣父位，首创亦思马因教，后以名其国。北宋年间、其敌民相率徙至波斯，先侵据阿剌谟特堡，继筑堡于里海西南之山中，组织一名曰鲁德八儿之区域。凡险峻之地，皆建堡以守之。整势始盛，尔后并在库希斯坦招收信徒，据险建堡。迄公元1092年，塞尔拄克帝国内乱开始之际，亦思马因派之势力，逢日见其张。此派教规，凡党徒必奉敎，专务杀人行刺。传至哈中山第二，蓄刺客愈众，杀人益多，行为诡谲，故为善良同教徒所唾弃，且愿为诸邻国所畏惮，由是阿剌伯语遂呼之为木刺夷。当成吉思汗西征之时，木剌夷敎主札勒哀丁，曾称臣辕款。至公元1255年，其敎主阿老瓦丁被弑，其子鲁克赖丁忽而沙，即敎主位于麦门底司，此一为当世所嫌恶之国家，其政治宗教之势力范围，仅限于鲁德八儿、库希斯坦及叙利亚三地之部份区域，其党徒数量有限，故其实力，当远不能与蒙古帝国相比。但其文化程度，则较蒙古民族为高（按木刺夷之天文仪器及医术以及有价值之著作等，均极发达）。又由于其工商业发达之故，经济情形，亦甚良好。然阿老瓦丁不理政事，百务废弛；且民性凶狠。故国内盗贼充斥。至鲁克赖丁嗣位之际，旭烈兀西征大军，已通过撒马尔干，向其国境近迫。当此之时，鲁克赖丁虽亟谋整顿，然已迫不及待矣。
报达：天方敎之正统，于七世纪中，已拓地东至印度，西并叙利亚，远及埃及。初建都于巴土拉城，至公元750余年，阿拔斯即教主位（按此处所称之教主，乃同教徒之最高首领。通常直译为哈里发或哈利发，原文作，本为继承者之义）。以其衣尚黑，唐朝称之为黑衣大食。后迁都于巴格达，故又以报达名其国。（按元史通译为报达，今译巴格达，本史称国时仍沿用报达，称都会时则敢用巴格达）黑衣大食东邻花刺子模，以两河流域为其发祥地，建国五百年，文化最昌明，内部交通便利，水利良好，故农商业均极发达。其极盛时期，辖地甚广。计有：报达（巴格达），敍利亚，坎及，阿非利加、阿剌伯、波斯、土尔其斯坦，小亚细亚，北至黑海。藩国既多，疆域亦广。迨花刺子模灭亡，东方属国尽失，国势衰弱。至公元1242年木思塔辛即教主位。木思塔辛，为人长厚，少决断，乏毅力，喜游乐歌舞，以政事委诸大臣。左右尽属谄佞，内部逻伏危机：重臣怀二，亲信叛离：迨内乱大起，反招抚叛逆，昭为忠贞；其暗弱如此。
战争之导因
昔蒙哥在西域时，可疾云之大法官苫思丁来谒，苫思丁身着锁子甲，蒙哥怪而询其故。对曰：“常着此甲，用以防亦思马因人之匕首”。因详述此派教徒之暴行。蒙哥由是深恶亦思马因人。及蒙哥继定宗即位为帝（庙号宪宗），即立意首先殄减亦思马因教徒。所谓木刺夷人，即属于亦思马因教徒是也。
宪宗元年（公元1251年），蒙哥皇帝思遵祖父成吉思汗之遗训；拓展疆域，以为皇弟忽必烈，旭烈兀开藩建汗。乃决议两大远征：一为南侵，一为西征。因窝阔台在位时，曾遣元帅绰儿马汗经略波斯，几年征讨，仅使札兰丁（前章为札勒哀丁）覆没，高加索及小亚细亚等部称藩：对波斯问题，迄未解决。盖当蒙哥即位之际，波斯境内。尚有两个国家保持其独立：一为立国于马三德兰地方之刺客派之木刺夷国，一是建都巴格达之黑衣大食王国。其中木刺夷人凶狠残暴，屡劫蒙古商旅。蒙哥皇帝为维护蒙古帝国之权益，乃决定远征波斯，以国在该地建立一统一政权，以消灭此等大食之余孽。
一、划定战区规定序列：蒙哥皇帝基于既定国策，任命旭烈兀为西征之统帅，分西域为四部：曰呼拉商，马三德兰，伊拉克，亚赛尔拜然。皆统辖于旭烈兀。原在西域方面征讨或镇抚诸军，亦皆划归旭烈兀西征军之序列；如征印度之诺颜撒里，及现正经略西域之毓兵元帅贝住，镇抚呼拉商、马三德兰之岱儿巴圆诸将，皆令听命于旭烈兀。（按上述三将统率兵力：贝住元帅为三万骑，其余不详。然撒里征印度为独立任务，岱儿巴图为地方军事长官，故其所部兵力，各在万人以上。此处划入序列之兵力，可能在五万人以上。又贝住原为绰儿马汗之副帅，绰尔马汗卒，贝住擢升为元帅）。
二、编组西征军及布置前进补给等事宜：蒙哥皇帝为编组西征军，命成吉思汗系诸宗王所部兵马，各十佥其二，以近亲统率之，从旭烈兀西征。并由中国招致工程师千人，管理投石，发弩，放射石油等攻城机械。（按此军兵力多少诸史册均漏佚，只知旭烈兀之先遣部队为万二千人。但至少察合台及术赤两系所领之兵，宜各在万人以上，连同旭烈兀自身部队及诸宗王部队，假定为五万人，合西域现任兵马，共为十万，似无不可。不过此种数字，究为假定）同时命令保留和林，别失八里间之统阿特山以西之草地，以供驻军之用。原驻之军，惠即将诸地让出，并善修道路，设备船桥。又命西域驻军退驻罗耳边界。且为大军修桥道备粮储，复令波斯官吏，应为每兵卒一人预备面粉百“门”，酒五十“门”。豁免大军所过之地，当年租赋。
三、西征军作战构想：旭烈兀既受命统帅西征军，蒙哥谕之曰：“应谨守祖父教训，并以祖父为榜样。此次征伐，对诸民族之自愿归顺者，善遇之。抵抗者则殄灭之。灭亦思马因人以后，应强迫报达臣服：然后回归蒙古、凡事应与汝妃脱古思同议。”并以金银宝石，分赐旭烈兀及其诸妃诸子，且厚赐从征诸将。（多桑史四卷四章）
旭烈兀基于蒙哥之指示，及有关诸情况，乃策定其作战构想如下：
（一）以蒙古军为基干，附以藩王从征诸军，一举殄灭木剌夷。进而征讨报达、叙利亚、埃及诸国，以底波斯全境，而开建一新大汗国。
（二）先谕敌以恩威，招降绥抚为主。如敢抗拒，即摧灭之，必致堡堕城屠而后已。
四、旭烈兀率军前进：元宪宗二年（公元1252年）西历7月，旭烈兀遣乃蛮人怯的不花率万二千人之军，先期出发，为尔梭大军作战作所要之准备。其本人仍留和林，筹组西征军。至公元1253年5月2日，还其封地。又数月后，始完成其出发诸准备。以其封地委其次子出木哈儿。自率其全军，于公元1253年10月十9日，开始西进；命宗王巴剌寒、秃塔儿二人，率拔都从征之军为先锋，令沿途官吏，皆备粮储马，以待旭烈兀军至阿力麻里，察哈台汗国王妃倭而干纳宴劳之。又西行，土耳其斯坦、河中两地长官马思忽惕，偕两地官吏将领来迎。
宪宗四年夏，大军留驻于土耳其斯坦。明年9月，大军进抵撒马尔干，马思忽惕献金锦帐，结营于撒马尔干附近草原丰美之地，旭烈兀留此实乐者凡四10日。续西进，军抵铁门关，波斯长官阿儿潭偕呼拉商之贵人达官来迎，留居此地1月。分遣使者谕藩属诸王曰：“今奉命来灭木剌夷，其自率军队来从征者，事后必有赏，其犹豫不决者，必严酷以待之。”公元1256年1月2日，旭烈兀大军，从船桥渡阿母河，罗耳使者来贺。伊拉克、呼拉商，亚赛尔拜然，乔治亚诺部主君，皆来迎。因多寒，大风雪7日，马多冻死。遂于阿母河畔驻冬。阿儿浑入觐过此，留其子克烈蔑比掌印官阿合马与阿老瓦丁诸员从征。及春，旭烈兀始率大军向作战地进迫。
木刺夷方面
当亦思马因派，传至教主阿老瓦丁之际，因阿老瓦丁有心疾，精种错乱。兼之阿老瓦丁幼时即受惯养，不容人违背其意，无人敢以恶讯告之，恐触其怒，所以阿老瓦丁不知外事，以致国内盗贼充斥，人民横受压迫。
初阿老瓦丁立其子鲁克赖丁忽儿沙为嗣，及鲁克赖丁年长，众望属之，视若未来教长，奉之如同其父，阿老瓦丁忌之，欲改立他子为嗣，然其民不附，盖根据其敎派之说，初次指定不能挽回也。阿老瓦丁由是虐待鲁克赖丁，而鲁克赖丁后以其父不能理事，致蒙古兵入侵（此指怯的不花军攻库希斯坦事），欲背其父遣使向蒙古输诚。诸贵人多从其意，由是父子两党对立。
公元1255年12月2日，阿老瓦丁卧醉，夜半为其幸臣哈散所杀。
鲁克赖丁忽儿沙即位以后，命其臣民遵守正教习惯，清除道路盗贼，亟谋整顿，初木刺契有兵约十余万；计库希斯坦境内有兵六七万，鲁德八儿区守兵约五六万，元宪宗三年会为蒙古军击破五万。鲁克赖丁既执政，鉴于实力薄弱，无力与战，乃自其主堡麦门底斯遣使赴旭烈兀营中纳款，以遂其假降图存之素愿。同时亦严整其众堡之守备。
按新元史列传：“千户郭侃，从宗王旭烈兀西征，宪宗三年至木剌夷，敌堑道置毒水中，侃破其兵五万”。以事时计，郭侃应为怯的不花帐前一大将，且此役应属于攻库希斯坦作战中。不过新元作史者以为：“元之兵制，汉人无将蒙古兵声，旭烈兀平木刺夷及报达，郭侃之功，在怯的不花诸将之右，其事或虚妄不实。春秋之义，信以传信，疑以傅疑，今仍采旧史之文为列传云。”又冯承钩以宪宗六年旭烈兀所遣会攻库希斯坦之库喀伊尔喀疑为郭侃。此说与新元史年序不合，仅并注如上。
鲁克赖丁，慑于蒙古军之声威，欲求瓦全，拟作有条件之投降，屡遣使臣，往返折街，而不得要领。