大汗窝阔台死后，成吉思汗的四子拖雷之子蒙哥即位（1251—1259），他决定派其弟旭烈兀继续西征，以完成父祖辈的未竞事业。西征前，伊朗西部的马赞德兰受伊斯兰教什叶派中的一支易司马因教派统治，这个地区在中亚范围内实办强大，对周围邻国造成长期威胁。中国史书中称为“木刺夷”（阿拉伯语，意为“迷途之人”）。1253年秋，旭烈兀率队由蒙古出发。1256年1月渡过乌浒河，伊朗和高加索地区的小国国君们纷纷投降，只有木刺夷国君以其有强固的堡垒而拒绝投降。同年12月蒙古兵攻陷木刺夷的阿刺模特堡，消灭其5万军队，杀掉国王。征服伊朗之后，两河流域的阿拔斯王朝就成为蒙军继续进攻的目标。1258年2月，旭烈兀攻陷巴格达。全城大部分未遭破坏，但哈里发的王宫受到劫掠，哈里发和他的许多亲属被处死，少数亲属逃往埃及。蒙古军继续西进，1260年3月攻陷大马士革。在继续西进中，被埃及苏丹的军队在大马士革以南的阿音扎鲁特打败，西进受阻告终。
