1206年，铁木真在斡难河源搭建大帐，举行忽里台大聚会，被推举为成吉思汗，意为“拥有海洋四方的大酋长”，也是“众汗之汗”，成为草原上的最高统治者。建立大蒙古国后，成吉思汗对诸子进行了分封，按照蒙古族幼子守产的传统，第四子拖累得到了蒙古帝国的中心地带，即大汗斡耳朵周围地区。其他三个儿子的封地在阿勒台山之西，称“西道诸王”。长子术赤在最西边，包括花剌子模至不里阿尔地区以西次子察合台在术赤东南，包括畏兀儿以西、伊犁河、楚河、塔剌恩河流域三子窝阔台的封地为阿勒台山原乃蛮之地及叶迷立、霍博等处。与西道诸王相对，成吉思汗将诸弟分封在了草原东部，称为“东道诸王”。
向邻近地区不断扩张和对其他民族掠夺征服，是草原民族的共有特性。甚至，在分封的时候，他们的封地也没有明确的边界，而是称作“马蹄可以到达的地方”。成吉思汗曾对他的儿子们说：“天下土地宽广，河水众多，你们尽可以各自扩大营盘，征服邦国。”成吉思汗还对手下将士们说：“男子最大之乐事，在于压服乱众，战胜敌人，夺取所有的一切……”。于是，国家政权建立和国内秩序确立之后，对邻国和邻邦进行征服，就成了他们的下一个目标。
花剌子模王国原是里海之东的小国，逐渐强盛，夺取了西辽西部地区，又通过多次远征吞并了波斯、阿富汗等周围各国，达到全盛。1219年，成吉思汗亲率大军出征花剌子模。兵分四路，第一路由察合台、窝阔台指挥，围攻讹答剌，六个月后，占领讹答剌第二路由术赤指挥，顺锡尔河西北攻占昔格那克、讹迹邗、巴耳赤邗、毡的第三路由阿剌黑、速亦客秃、塔孩指挥，沿锡尔河东南攻占伯纳克特、忽毡自己与拖雷率领主力，渡过锡尔河，通过600公里宽的基吉尔库姆沙漠，直取不花剌、撒麻耳干，切断摩诃末向受围各城支援的通道。历时五年，到1224年，消灭40万军队，征服了花剌子模。
成吉思汗有卓越的军事指挥才能，他的军队既擅野战又能攻坚。但另一方面，战争也具有野蛮性和残酷性，征战中大规模屠杀，毁灭城镇田舍。不论蒙古人还是其他被征服民族，都为战争付出了惨重代价。比如，在攻占花剌子模新都撒马尔后，成吉思汗就下令将投降的3万人全部杀掉，并挑选居民分给了诸子和诸将。自征服花剌子模后，大蒙古国的疆土进一步向西拓展，越过中亚，逐渐与欧洲接壤。
长子西征，是大蒙古国的第二次西征。1235年，窝阔台召集诸王大会，决定征服伏尔加河以西的钦察、斡罗思等国。此次西征，派成吉思汗长子术赤的长子拔都、次子察合台的长子拜答儿、三子窝阔台的长子贵由、四子拖雷的长子蒙哥，各统本王室军，其他万户以下各级那颜亦分遣长子出征，以拔都为统帅，共15万大军，故名为“长子西征”。诸长子商定后，各率本部兵前进，规定1235年秋季抵达伏尔加河东岸汇合。各路军进展顺利，很快灭掉了不里阿耳、钦察等国，攻下了斡罗思也列赞、莫斯科、罗斯托夫等十余城。1240年，拔都亲统大军攻下了乞瓦（今乌克兰基辅），对城内军民进行屠杀和掠夺后继续西进。1241年初，蒙古军除3万留守俄罗斯，其余12万人分三路向马札儿(今匈牙利)进军。蒙古军进抵佩斯城，攻破其城。夏、秋，全军在佩斯城附近的诺伊施达城，遇奥地利、波西米亚两公国的反击，旋即退走。12月，多瑙河封冻后，进攻匈牙利古都格兰城。蒙古军抵城下，置炮30攻城，驱俘虏填壕。城内的法、德等国商人，尽焚财帛。蒙古军破城后，将城焚毁。1242年初，窝阔台死讯传到军中，3月拔都率军东还，蒙古军第二次西征就此结束。
蒙古军在征服欧洲诸国的战争中，自己军力也削弱了，已无力再继续维持欧洲战事。而且，窝阔台死后，成吉思汗诸子孙关注汗位继承问题，蒙宋战争也还在继续，因此蒙古统治集团就无暇顾及欧洲了。1243年，拔都率军经瓦刺吉亚(今罗马尼亚西部克里瓦纳)、摩尔达维亚(今摩尔达瓦)，到达伏尔加河下游营地，留镇钦察，其他长子东还。这次“长子西征”，为金帐汗国的建立奠定了基础。1259年，蒙哥汗死后，拔都建金帐汗国，都萨莱城(今俄罗斯伏尔加河下游萨拉托夫)，统治斡罗斯达200余年。
通过前两次西征，蒙古势力已经扩展到中亚和欧洲，但此时的欧亚大陆交接地区还有一些没有臣服的国家，尤其是波斯境内的木剌夷国（今伊朗北部马赞德兰省），以巴格达为国都的黑衣大食王国，以及西部的叙利亚等国。它们彼此孤立，相互之间没有联盟关系。蒙哥汗继位后，遵奉祖父成吉思汗遗训，拓展疆土，开藩建汗，决定第三次西征。1252年，蒙哥命旭烈兀进攻波斯，以怯的不花为先锋领军1.2万先行。1256年，旭烈兀率大军渡过阿姆河，与怯的不花汇合。其间，怯的不花已经攻下好几个城堡，消灭了不少敌军部队。1256年9月，旭烈兀兵分四路并进，向木剌夷国都城麦门底司堡（今伊朗北部厄尔布尔土山中）进攻。经过一番激战，最终迫使麦门底司堡守军投降，不久之后占领了木剌夷国全部领土。1257年9月，旭烈兀与怯的不花相配合，兵分三路同时向报达国的首都巴格达城前进。双方在底格里斯和巴格达发生激战，都以蒙古军的胜利而结束，报达国也便俯首称臣了。之后，旭烈兀并没有停下脚步，继续向西进攻，直达阿拉伯，攻下了不少城堡。1259年，旭烈兀再次兵分三路，进军至叙利亚，先后攻下阿勒颇城和叙利亚首都大马士革。
此次西征，旭烈兀还到达了地中海沿岸，使这些地区大为震动。东罗马朝廷和西欧诸国纷纷派来使者，与旭烈兀联系，欲结成联盟，共同讨伐回教国家。但此时，蒙哥汗死讯传来，旭烈兀率军回至波斯，留先锋怯的不花镇守叙利亚，然后自己率部而归。1259年9月，怯的不花军队被密昔儿打败，怯的不花也战死在沙场，第三次西征结束。
蒙古西征的胜利，主要原因是在战略上采取由近及远、相继占领的策略，即以蒙古大漠为中心，向外一步步扩张。而在战术上，也注重学习各民族的军事技术，尤其用回回工匠制造大炮，提高了战术优势。加之，骠悍的蒙古骑兵适合远距离作战，战斗力相当强大，可封建社会的欧亚各国则分裂独立。俄国正分裂为许多小公国，相互争斗，不能一致对外。花剌子模虽是大国，却分兵守城，消极防御，不能集中兵力迎敌。因此，这些国家在蒙古军队的进攻下，相继灭亡。
第三次西征之后，形成了“四大汗国”并立的局面，钦察汗国、察合台汗国、窝阔台汗国、伊利汗国。虽然四大汗国都是大汗管辖下的一部分，但随着蒙古国对外征服战争的加强和疆域的空前扩大，各汗国之间的距离也越来越遥远，大汗无力顾及庞大帝国的每一个地区，导致四大汗国逐渐成为各自独立的汗国。其中，钦察汗国原是成吉思汗的长子术赤的封地，此后父死子继，到拔都统辖时又经过分封，以拔都所辖势力最大，称金帐汗国。窝阔台汗国是成吉思汗第三子窝阔台的封地，窝阔台继承蒙古大汗后，封地被授予贵由，但到1251年蒙哥被拥立为大汗后，以窝阔台系诸王作难为由把封地分割。到14世纪，其领土又部分并入察合台汗国，部分归附金帐汗国，部分并入元朝。伊利汗国是拖累子旭烈兀建立的汗国，是重要交通枢纽，14世纪末被帖木儿帝国所灭。
