大汗窩闊台死後,成吉思汗的四子拖雷之子蒙哥即位(1251-1259),他決定派其弟旭烈兀繼續西征,以完成父祖輩的未競事業。西征前,伊朗西部的馬讚德蘭受伊斯蘭教什葉派中的一支易司馬因教派統治,這個地區在中亞範圍內實辦強大,對周圍鄰國造成長期威脅。中國史書中稱為“木刺夷”(阿拉伯語,意為“迷途之人”)。1253年秋,旭烈兀率隊由蒙古出發。1256年1月渡過烏滸河,伊朗和高加索地區的小國國君們紛紛投降,隻有木刺夷國君以其有強固的堡壘而拒絕投降。同年12月蒙古兵攻陷木刺夷的阿刺模特堡,消滅其5萬軍隊,殺掉國王。征服伊朗之後,兩河流域的阿拔斯王朝就成為蒙軍繼續進攻的目標。1258年2月,旭烈兀攻陷巴格達。全城大部分未遭破壞,但哈裏發的王宮受到劫掠,哈裏發和他的許多親屬被處死,少數親屬逃往埃及。蒙古軍繼續西進,1260年3月攻陷大馬士革。在繼續西進中,被埃及蘇丹的軍隊在大馬士革以南的阿音紮魯特打敗,西進受阻告終。