战事起因
《蒙古秘史》记载：战争爆发的近因在于商业纠纷。1218年蒙古商队在经过花剌子模王朝时，被当地官员谋害。蒙古之后派出以二个副使和一个正使组成的特使团至花剌子模沙朝请求调查，花剌子模沙阿阿拉乌丁·摩诃末不但对此视而不见，还允许属下杀害蒙古正使，蒙古副使也被烧掉胡须。噩耗传回蒙古，战事遂起。
过程
蒙古使臣被害后，成吉思汗觉察到两国关系已无法用和平方式解决，决定亲率大军向花剌子模问罪，令其弟斡赤斤留守蒙古。
理论上，整个花剌子模帝国拥有近40万大军。除了沙阿的直属部队之外，也包括各级封建轨制下的处所武装。但为了维持中央宫廷的优势，摩诃末实际上将大部分军队都压制在非激活状况。因此成吉思汗只需要集中兵力进行突击，就可以迅速在突破花剌子模王朝漫长而脆弱的防线。
蒙古大军到达花剌子模边堡讹答剌城后，兵分四路：察合台、窝阔台率师围攻讹答剌;术赤率师征毡的、养吉干诸城;塔孩率5000骑兵征战费尔干纳盆地的忽毡等城;成吉思汗与托雷取中路，渡锡尔河，向西南横渡沙漠，闪击布哈拉城。蒙古人多路出击，迫使摩诃末从撒马尔罕发兵支援，进一步稀释了都城的兵力。
讹答剌之战攻城十分艰苦，海儿汗坚持抵抗5个月，城破后残余的守军都被屠杀。
1220年3月，术赤等三路军马全部占领了锡尔河两岸的城市，成吉思汗的中路军也占领了伊斯兰教的文化中心，仅有2000名突厥骑兵和2万市民男丁驻守，城墙也低矮的布哈拉城。驻守布哈拉的突厥骑兵在第3天就尝试突围，却遭几倍于自己的蒙古人围歼。余下的民兵则又坚持抵抗了12天时间，才因意志不坚定者打开城门而宣告失败。布哈拉落城后，完全切断了花剌子模新都撒马尔罕和旧都乌尔根奇之间的交通。
为了震慑所有的中亚城市，也是为了犒赏麾下将士，成吉思汗允许他们在布哈拉城烧杀抢掠。所有参与过战斗的男性被处死，只有具备工匠身份的人口才被当做奴工收监。布哈拉城遭遇浩劫。
1220年5月，蒙古四路大军在撒马尔罕城下会师，合围撒马尔罕，摩诃末此时已经逃出首都，蒙古人用了八天的时候攻克此城。
1220年7月，窝阔台率领的5万兵马攻打花剌子模太后控制的乌尔根奇，该城防卫工事十分坚固。蒙古军在城周围安营扎寨，一面遣使召谕居民投降，一面忙于做攻城前的准备。待攻城的器械齐备后，蒙古军立即向城内发动了全面进攻。于当日破城，进入街区后，士兵到处烧杀，由于居民的顽强抵抗，蒙古军不得不转入巷战。经过7天的激烈战斗，才占领了全城。乌尔根奇(兀龙格赤)的失守，使河中地区全部被蒙古军占领。
最后战役与结局
摩诃末逃到里海上的一个小岛并病死。之后他的儿札兰丁王子在故国西境重整残兵。
1221年，扎兰丁在兴都库什山脚下的八鲁湾击败了3万蒙古军，歼敌1.5万。之后成吉思汗亲率5万大军前来。蒙古军队在印度河畔与扎兰丁的部队展开了决战。札兰丁因部将不和而军队分裂已经削弱，寡不敌众，3万军队全部覆没，札兰丁纵马入河，游至对岸，仅剩4000余名跟随者逃往印度的德里苏丹国库特布沙希王朝。
二度西征的预告
1224年成吉思汗率领大军回到蒙古，命长子术赤镇守原花剌子模王朝的土地，并留置大量军队驻防河中地区和大呼罗珊。伊斯兰地区的文明与富裕，开阔了蒙古人的世界观，激发了蒙古人进一步扩张的野心，也极大的充实了蒙古帝国的财富，并对蒙古的军事技术、生产技术、社会管理和文化知识等方面的提高起了巨大的作用，为新的征服准备了雄厚的基础。
