成吉思汗伐金時，距離新疆和中亞壹代之遙的西遼發生政變，局勢混亂。於是成吉思汗撤兵返回。1218年，他派遣數萬將領進攻並消滅了西遼。從此，蒙古戰士打開了進入中亞和歐洲的通道。
隨著西遼的滅亡，蒙古軍隊勝利前進。1219年秋，成吉思汗以被花剌子模殺死為借口，率領二十萬大軍進攻蒙古商隊。
花剌子模是中亞大國，位於今天中亞的裏海、鹹海和錫爾河，以阿姆河流域為中心，國力延伸到阿富汗和波斯。由於腐敗無能，花剌子模國王馬哈莫未能組織軍隊和人民有效抵抗蒙古鐵騎。在成吉思汗第四軍的圍攻下，他害怕敵人逃跑，徑直跑到裏海的壹個島上等死。後來，馬哈莫的兒子試圖重整旗鼓，但被成吉思汗擊敗。他退到神河(今印度河)，逃入波濤洶湧的河中獨自逃生。於是，花剌子模滅亡了。
蒙古戰機繼續西進，接連攻占阿塞拜疆、格魯吉亞等國，越過高加索山脈到達伊朗北部。又壹支蒙古軍隊渡過伏爾加河，到達今天烏克蘭的亞速海、克裏米亞半島和第聶伯河，從此建立了橫跨亞歐的大蒙古。
成吉思汗將他所占領的廣大地區劃分為世襲領地給他的三個兒子。長子術赤，據花剌子模等地原稱“欽察汗國”，都城設在巴都薩萊(今伏爾加河下遊)；1224年術赤死後，他的兒子巴都繼承了可汗的位置。次子察合臺，收購前西遼等地，稱“察合臺汗國”，定都阿裏木裏(今新疆霍城西北)。三子窩闊臺被分割為額爾齊斯河上遊和巴爾喀什湖以東，稱為“窩闊臺汗國”，其都城也失守(今新疆額敏)。
蒙古鐵騎對外擴張的另壹個攻擊方向是南方各國:金、西夏、南宋、吐蕃、大理。從1205年到1209年，蒙古軍隊三次入侵西夏，迫使西夏俯首稱臣，朝貢。成吉思汗要求西夏出兵跟隨遠征，西夏王不從。西征歸來後，成吉思汗以西夏王違抗命令為由，於1226年秋親自率軍遠征西夏。淩州(今寧夏靈武西南)壹戰，西夏主力損失，蒙古軍圍攻西夏都城中興府(今寧夏銀川)。次年六月，西夏王堅持不住，要求投降，但要拖延壹個月才讓出都城。7月，成吉思汗病逝於六盤山南麓的軍營，享年65歲。臨死前叫手下不要哀慟，西夏王獻城，就殺了，宰了。西夏滅亡了。
成吉思汗死後，他的兒子們帶領蒙古戰士繼承他未竟的事業，繼續西征。
1235年至1244年，蒙古鐵騎在征服金朝後發起了第二次西征，又被稱為“長子西征”——因為這次西征是由成吉思汗四子中的長子率領的。他們是:成吉思汗的長子術赤的長子巴鬥；窩闊臺的第三子，察合臺的長子拜達爾；還有第四子拖雷的長子孟戈。1240年，蒙古軍隊攻克沃洛斯(今伏爾加河以西)，隨後鐵騎越過東歐平原的波利耶(今波蘭)和馬紮爾(今匈牙利)，到達亞得裏亞海岸，震驚了整個歐洲。後來，他們在接到窩闊臺去世的消息後回到了東方。
1251年，拖雷的兒子孟戈繼承了可汗的位置，然後決定派弟弟徐烈武西征。於是從1253到1259，蒙古鐵騎進行了第三次西征。1257年徐烈武征服穆拉伊(今伊朗)後，繼續南征。第二年，包圍了黑食國首都(今伊拉克巴格達)，食國哈裏發(國王)被迫投降。蒙古戰士至今沒有停止，繼續向西攻占美索不達米亞，逼近埃及，再往前就踏上非洲大陸。
1260年，蒙古之弟、旭烈兀之弟忽必烈登上大汗位。他將新占領的西南亞封為旭烈兀，稱之為“伊利汗國”——其疆域東起阿姆河，西至小亞細亞(今土耳其)，北接欽察汗國，南至阿拉伯海。徐烈武之子阿八哈登基後在馬魯加(今伊朗大不裏士)建都。伊利汗國與之前的欽察汗國、察合臺汗國、窩闊臺汗國合稱為“四大汗國”。他們壹直與蒙古以及後來的元朝保持著正式的藩屬關系，從而形成了歷史上前所未有的橫跨歐亞大陸的龐大蒙古帝國。但由於蒙古帝國過於龐大，是軍事征服下的不穩定的政治軍事綜合體，所以缺乏同樣的經濟文化基礎。所以四大汗國建立後，各自獨立發展，很快成為幾個獨立的汗國。但在元朝中期之前，元朝與四大汗國保持著良好的關系。為什麽當時文明並不先進的蒙古人會取得如此輝煌的成績？
原因很多，也很復雜，但以下兩個方面是最基本的:壹方面，成吉思汗等人領導的蒙古是壹支新生力量，朝氣蓬勃，正在崛起。
成吉思汗的“弓馬得天下”——蒙古遊牧民族與種軍民融為壹體、驍勇善戰的特點，有利於發動大規模戰爭，尤其是在其上升期。歷史已經證明了這壹點，比如之前的契丹族，女真族，之後的滿族。成吉思汗從戰爭開始到統壹各部落，在長期的作戰實踐中，培養造就了壹支非常強大的軍隊。這支精銳的快速部隊，主要由騎兵組成，擅長長途奔襲和突擊，能采取大規模的戰略迂回和包圍戰術，並能迅速采用新的軍事裝備和技術，並將其運用到戰鬥中，在戰爭中學習戰爭——如攻城時炮轟敵人，先掃蕩外圍，後攻擊主攻敵人，長時間圍困，退兵反擊。開國者成吉思汗本人也是世界軍事史上傑出的軍事家。他“深沈而將軍，用兵如神”。他和他的蒙古戰士為中國乃至世界古代軍事史寫下了輝煌的篇章。
另壹方面，蒙古戰士的對手要麽過於弱小，要麽更加落後，要麽曾經強大但日漸衰敗。例如，蒙古的兩個強大的敵人，金朝和華佗墨子，是腐敗的政府，昏庸的君主和無效的軍隊。在這樣的背景下，蒙古戰士的優勢和成吉思汗的政治軍事才能得到了充分的發揮。
雖然蒙古鐵騎三下西洋的結果，客觀上對進壹步打通歐亞交通，促進中西文化交流起到了積極作用，但蒙古鐵騎所到之處，都是燒毀城鎮，屠殺人民，破壞生產和大面積的先進文明，這壹場又壹場的殘酷戰爭，使有關各國人民在壹段時間內遭受了巨大的損失和深重的苦難。
蒙古軍隊攻城地圖