五年九月，旭烈兀大军进抵撒麻耳干(今乌兹别克之撒马尔罕)，休整40天之后。
继续西进抵铁门关(今乌兹别克斯坦南部杰尔宾特西)，又在此地留居一个月。
六年春，旭烈兀率领大军，渡过阿姆河，开始向木剌夷地区(今伊朗北部)进迫。
木剌夷国的军队总兵力有10万余人。
在库希斯坦(今阿富汗西北部和伊朗东北部)境内有六七万人。
在鲁德八儿区(今伊朗北部、里海西南鲁德巴尔一带)守兵有五六万人。
在旭烈兀西征军怯的不花率前锋，进入木刺夷境内时，首先攻下库希斯坦的几个城堡，而后围困其要堡古儿都苦。
在此期间，怯的不花部先后消灭木刺夷军5万余人，削弱了鲁克赖丁的实力。
至鲁克赖丁嗣位之时，旭烈兀西征大军，已通过撒麻耳干，向其国境迫近。
后旭烈兀率领西征军进驻水干城，命拜住带领军队移居小亚细亚。
同时命亚美尼亚和格鲁吉亚的公爵们，领军参加远征。
而后，旭烈兀大军进至撒瓦，派库喀伊尔喀率部，支援怯的不花，合攻库希斯坦诸堡。
两位将军攻克秃温(今伊朗东部呼罗珊省费尔道斯)后，与旭烈兀大军会合。
旭烈兀继续经过徒思(今伊朗东北部马什哈德)，抵达尼沙不耳州哈不衫(今伊朗东北部萨布泽瓦尔)。
派贝克帖木克赴木刺夷谕降。
木剌夷拥有重兵，凭险据守，未可即下，旭烈兀遂取逐步消耗之策略。
六年六月，鲁克赖丁见旭烈兀大军步步压境，感到无力自保。
故派其弟沙歆沙，去旭烈兀统帅部请投降。
旭烈兀致书鲁克赖丁：若鲁克赖丁毁其数堡，亲自来营谒见，可保其国不受损害。
鲁克赖丁接到旭烈兀信之后，堕其数堡，并把部分要塞削平。
旭烈兀亦命拜住帐前将军牙撤兀儿，退出木剌夷边境。
但是，鲁克赖丁对出谒一事，则请宽限一年。
九月，旭烈兀于比斯塔姆，再对鲁克赖丁谕以恩威，命其来见。
鲁克赖丁仍以宽限为请，并求除保有阿剌模特(今伊朗西北部吉兰首府拉什特)。
兰巴撒耳(今伊朗北部里西南的兰加鲁德附近)、刺勒三堡外，其它诸堡一律献出。
并谓已命吉儿都苦堡和库希斯坦守将，赴营纳款。
鲁克赖丁以为冬寒将临，旭烈兀大军不可能冒寒在山国作战，故作口头退让，以拖延时间，等待良机。
旭烈兀认为鲁克赖丁没有投降诚意，决心以武力解决。
他把全军分为三路，向木刺夷国都堡，麦门底司堡(今伊朗北部，厄尔布尔土山中)进攻。
经激战，鲁克赖丁军不支，被迫于十一月十九日出降。
十二月，旭烈兀率领大军进入兰麻撒耳附近。
命令塔亦儿不花军和波斯军一起，围攻兰麻撤耳堡。
塔亦儿不花军和波斯军奋战数十天，才将兰麻撤耳攻克，于七年元月初二班师。
至此，木剌夷国全部被旭烈兀占领。
七年九月二十一日，旭烈兀率军向报达(今伊拉克)进攻。
报达国教主木思塔辛宣战，立即召集重臣，研究抵击方略，决计组织7万军队迎战。
旭烈兀首先派怯的不花率领骑兵，进入木刺夷和报达之间的山地，打开从哈马丹通往巴格达通道。
接着，分三路进攻报达；右军，由拜住率领。
从毛夕里(在今伊拉克北部边境)渡底格里斯河，向报达西北进攻。
左军，由怯的不花、忽都孙率领，向报达东南罗耳之地进攻。
中军，由旭烈兀亲自率领，向开尔曼沙(今伊朗赫塔兰，原克尔曼长)。
火勒完(今巴格达之东北)一道进攻。
十一月间，三军同时向报达国首都巴格达城前进。
旭烈兀中军首先攻破开尔曼沙，于十二月十八日，进至火勒完。
同时，怯的不花率左军占领了罗耳之地大部。
拜住率右军在塔克利特(今伊拉克巴格达西北萨拉赫丁省提克里特)，附近渡过了底格里斯河。
与报达将领费度丁所部1.2万余相遇。
拜住乘夜决堤，用水淹没报达军营后方之平原，后向费度丁军发起进攻，全歼费度丁军。
木思塔辛见费度丁军败，立即下令修缮巴格达城墙戍楼，沿街布置障碍。
此时，拜住右军已进占巴格达城河西之附郭，怯的不花左军已进抵撤儿撤儿。
旭烈兀中军于八年正月十八日，已集结于巴格达城东。
对报达首都巴格达构成合围之势，三十日诸军同时开始进攻。
二月初十，木思塔辛知道败局已无法挽救，故带领其3个儿子和官员、贵人3000余，走出巴格达城，向旭烈兀投降。
十三日，旭烈兀大军进入巴格达城，木思塔辛这个末代哈里发被马踏死，报达国至此灭亡。
旭烈兀占领报达后，继续向西进攻。
西行千里，进至阿拉伯，又攻下百余城池，降服巴尔苏丹。
九年九月，旭烈兀军进至叙利亚。
叙利亚军约有10多万人，旭烈兀军分为三路，开始进攻。
进至额弗刺特河(今幼发拉底河)时，叙利亚王纳昔儿大震，立即召集诸大臣和将领议战策。
因意见分歧，致军心涣散，乱作一团。
纳昔儿王派人赴开罗，求救于埃及王。
埃及内乱，无暇援助，这时，旭烈兀已攻下额弗刺特河畔的毕莱特。
接着，强攻在额弗剌特河岸上的9个堡垒，继向阿勒颇城挺进。
元世祖中统元年(1260年)正月二十四日，开始攻阿勒颇城。
经过7天的连续进攻，攻克阿勒颇城。
汉地的各种火药武器在诸次战斗中发挥了很大的威力。
旭烈兀军从阿勒颇城逼进叙利亚首都大马士革。
纳昔儿王得悉阿勒颇城失守后，离开大马士革逃走。
大马士革城民迎接旭烈兀军。
三月初一，怯的不花率领部抵达，宣布安民教令，不许侵害生命财产。
三月二十一日夜，怯的不花军围攻大马士革子城，经过激战，至四月初六子城守军投降。