蒙古统治新疆后实施的对各种宗教兼容并蓄，加以扶持的政策，打破了原先的隔绝僵持状态，缓解了各宗教之间的矛盾，既有利于伊斯兰教的发展，也促进了新疆地区蒙古人的伊斯兰化和维吾尔化。其一，由于允许各教平等发展和宗教信仰自由，使新兴的伊斯兰教压倒了处于衰落期的佛教影响。佛教在新疆已有1000多年的历史，在当时战乱频仍灾害不断侵扰的年代，广大贫苦群众需要寻求精神寄托并祈望摆脱现实苦难，佛教的出世思想难以平抚他们的心灵，统治者用大量民脂民膏修建佛寺庙堂，佛教僧侣依靠赏赐的土地收取高额地租，更使他们对佛教的信仰产生动摇；而伊斯兰教关于限制高利贷剥削和救济贫困的主张，则受到中下层人民的一致欢迎。此外，伊斯兰教的宗教仪式比佛教简朴易行，不拘场合，比较适合新疆各民族的生活习惯和心理。对蒙古统治者来说，伊斯兰教要求信众绝对顺从，以利用这一点来维护巩固政权。其二，伊斯兰教作为一种意识形态，也作为一种社会制度，在蒙古时代的新疆，对蒙古社会经济的转变，产生了重要的作用。恩格斯在《论早期基督教的历史》中说：“伊斯兰教这种宗教是适合于东方人的，特别是适合于阿拉伯人的，也就是说，一方面适合于从事贸易和手工业的市民，另一方面也适合于贝都英游牧民族。”（马克思恩格斯全集：卷二二，第526页注）蒙元时期新疆在自然地理条件和经济制度上同伊斯兰教产生之时的阿拉伯社会有许多相似之处。例如蒙古人进入新疆后，就面临着是坚持游牧生活，还是转入定居生活的选择，实质上这是蒙古社会关系由奴隶制向封建制的过渡。代表保守的旧势力仍想以战争和掠夺为己任。然而对宗教的宽容和信仰自由，便于蒙古人与当地各民族更多地交往，以至通婚，改变旧习惯，建立新风俗，等等，从而引导他们舍弃游牧生活。最终，进入新疆的这一支蒙古人，都被吸收融合于维吾尔族之中。在这个民族同化融合的历史演变中，伊斯兰教的媒介作用是不容低估的。其三，由于蒙元时期的宗教政策允许各大宗教可以自由发展，不受限制，群众的宗教生活比较宽松，传教气氛也相应平和。这样，各宗教之间能够互相渗透，结果不仅使伊斯兰教很快深入到它从未传到过的地区，一些高层人士为了把伊斯兰教作为实现自己政治抱负的重要工具，也在这样的氛围下宣布改宗伊斯兰教，并影响了一大批属下随着他们皈依伊斯兰教。
二、历代蒙古大汗对新疆地区伊斯兰教的态度
从成吉思汗到忽必烈，蒙古统治者奉行着对各种宗教兼容并蓄，一律加以护持的基本政策，其中多数人对伊斯兰教予以重视。
13世纪初，正当西辽末代统治者屈出律对新疆伊斯兰教大肆淫威的时候，成吉思汗的军队打着保护伊斯兰教的旗号，于1218年进入新疆。蒙古军利用屈出律同新疆各族人民的矛盾，所到之处即宣布人们可以自由信仰宗教，受到穆斯林的欢迎和积极支持。当时的喀什噶尔人叙述：“蒙古军一支接一支到来，除屈出律外不向我们要什么东西，允许念塔克必儿和阿赞(即赞词与宣礼词)，并且派一名使者在城内宣布，人人均可信仰自己的宗教，遵守自己的教规。我们方明白，蒙古人的存在正是真正的一种慈悲，神恩的一种仁爱。”（志费尼世界征服者史（上册）呼和浩特：内蒙古人民出版社，1980：74）成吉思汗早在西征之前，就经常和穆斯林和传教士接触。1218年，他派遣去花剌子模的一支450人组成的商队和此前派去的一个3人组成的友好通商使团，成员全是穆斯林。在征服中亚时，成吉思汗虽然大肆杀戮敢于顽强抵抗他的穆斯林，但并未因此而仇视伊斯兰教，也没有强迫那里的穆斯林改变宗教信仰，倒是注意笼络伊斯兰教上层人士。占领布哈拉后还宣布“此后祈祷文用己名，免教士赋役”（西域传//新元史：卷二五四）。他重用有才干的穆斯林协助他治理伊斯兰教地区，如着名的花剌子模商人牙老瓦赤和马思忽惕父子等。成吉思汗的宗教政策以蒙古“大扎撒”的形式固定下来，“命其后裔切勿偏重何种宗教，应对各教之人待遇平等”。
成吉思汗于1227年进攻西夏时死去，其幼子拖雷暂时执政，公元1229年蒙古诸宗王推举其三子窝阔台继任为大汗。窝阔台被各种史料公认为是公正而宽厚的领袖，包括对各宗教的态度。他鼓励各教自由发展，反对搞宗教纠纷，在首都哈拉和林建立了各教的寺庙，包括清真寺。《世界征服者史》有一章讲他的“嘉言懿行”，其中好几件是关于他礼遇和保护穆斯林的事例。例如高昌境内有个穆斯林因欠畏兀儿贵族的债无力归还，受到债主辱骂并强迫他改从佛教。窝阔台得知后，判定畏兀儿贵族“犯下迫害穆斯林的罪行”，在大街上当众处罚挨100脚掌，而那个穆斯林则受赐1个畏兀儿妻子、1所房屋和100巴里失。此事说明百姓的伊斯兰教信仰是受到保护的，当然对其他宗教也是如此。
当时成吉思汗的次子察合台受封于“从畏兀儿之边到撒马尔罕和不花剌的广大伊斯兰地区，他曾被认为是蒙古习惯法的坚决维护者和伊斯兰教的敌人”（［苏］维·维·巴尔托里德，着中亚简史耿世民，译乌鲁木齐：新疆人民出版社，1980：50）。他处死过一些有名望的伊斯兰教长老，在穆斯林聚居区严厉推行蒙古法，禁止按伊斯兰教方式屠宰牲畜，穆斯林被迫吃腐肉，禁止白天在流水中淋浴等。其实，察合台因受命掌管扎撒一职，在执行扎撒方面十分坚决，当蒙古法与宗教习俗冲突时，他毫不退让地维护蒙古法，而不是出于对宗教的歧视。实际上，他主持兴建过一些清真寺和经文学校，也任用过穆斯林来当自己的大臣。
1241年，窝阔台汗和察合台汗相继去世，直到1246年才选定窝阔台汗之子贵由为大汗。贵由汗较明显地倾向也里可温(基督教)，被看做是伊斯兰教的敌人。有些基督教传教士断言他皈依了基督教。《世界征服者史》一书说他“攻击穆罕默德的宗教……结果基督教的教义在他统治期间兴盛起来，没有穆斯林敢于跟他顶嘴”。但贵由汗只在位7年，而在此期间各教仍然可以合法存在并自由发展。
贵由汗死后，拥立拖雷汗之子蒙哥为大汗。蒙哥恢复了成吉思汗不偏重任何宗教的遗训。他亲自参加三教的重大庆典仪式，同等待遇三教教士。1250年他在哈拉和林组织召开了宗教辩论大会。他在会上把不同宗教“喻手之五指”，又用“镜面王缘”的佛教故事阐述蒙古统治者的宗教态度。因此，各宗教代表人士都把他视为朋友和知己。据《世界征服者史》下册第三部载，在“各色人和各宗教团体中，他对穆斯林们最表尊敬和礼遇”，由于他的继位，使“穆斯林的前程，呈现出新的朝气和光泽”。他在位初期，别失八里的畏兀儿亦都护撒连的斤和贵族们密谋屠杀境内穆斯林，被一名奴仆偷听后泄密，结果穆斯林人心惶惶，进行上告，经反复审讯，直至蒙哥严刑审问亦都护等人，该奴仆仍坚持作证。最后亦都护等一一招供，撒连的斤被处死，王位由其弟继承，其余贵族也受到惩罚，告发者被赐予伊斯兰的尊号（巴而术阿而忒的斤亦都护传//新元史：卷一一六）。
至忽必烈时代，蒙古统治分裂，在宗教信仰上也开始各有所归，他自己皈依了佛教，与他争位的阿里不哥是基督教徒，察合台后裔木八剌沙、八剌等信奉了伊斯兰教。忽必烈虽然皈依佛教，但继承了成吉思汗对宗教的传统政策，在宗教问题上以佛教为本，取得汉藏两族上层的支持，同时兼容各教，争取各族各教派的拥护。据《马可·波罗游记》载：忽必烈说“我对四大先知(耶稣、穆罕默德、摩西、释迦牟尼)都表示敬礼，恳求他们中间真正在天上的一个尊者给我帮助。”四教的节日庆典他都参加，“履行同样的仪式”。当时，各教中有学识才干的人都得到保护和任用，并禁止军队中发生宗教歧视行为。
三、秃黑鲁·帖木儿在新疆大力推行伊斯兰教
成吉思汗晚年曾把征服的广大地域分封给四个儿子。新疆的南疆地区和伊犁河流域属次子察合台汗领地；塔城和阿尔泰地区则属三子窝阔台；高昌地区仍由亦都护管辖。13世纪末至14世纪初，高昌回鹘王国和窝阔台汗国全部并入察合台汗国。天山南北都归入察合台后王治下。由于蒙古帝国封建制度的基础是自给自足的自然经济，缺乏统一的市场把各地区紧密联系在一块，因而政治上经常出现诸侯割据。在察合台汗管辖的新疆和中亚，当时明显地有两种类型经济。南疆地区和中亚的河中地区以农业为主，进入那里的蒙古人渐渐地被同化，从畜牧转向农业，同当地居民通婚，采用当地居民的语言，信仰当地居民所信仰的伊斯兰教。北疆地区，包括额尔齐斯河流域和准噶尔盆地，则以游牧经济为主，因此一部分蒙古人仍坚持游牧生活。当时主管河中地区的察合台汗王答儿麻失里(1326～1334年)已改奉伊斯兰教。据伊本·白图泰东游河中地区时见到，汗王在苏非长老侯撒门丁·亚额指导下，“参加集体举行的晌、宵礼从不间断”。晨礼后，“用突厥语念赞词直至日升，事后全寺的人趋前与他握手，在晡礼后亦复如此”（（摩洛哥）伊本·白图泰，着伊本·白图泰游记马金鹏，译银川：宁夏人民出版社，1985：302）。
在汗王答儿麻失里以后，察合台后王怯伯在河中地区继续提倡农业，实行改革。察合台汗国东部(今新疆地区)以也先不花为首的蒙古亲王，则与之相反，不愿放弃游牧经济。因此在14世纪中叶元朝中央政府日益腐败、自顾不暇的情况下，察合台兀鲁斯分裂为东西两部分。西察合台汗国辖地为中亚的河中地区；东察合台汗国占有除河中地区外的原察合台汗国的全部地域，以伊犁河流域的阿力麻里(今霍城县境内)为首府。当时因经济制度差异而分裂的蒙古人，互相对峙和敌视。西部河中地区逐渐被突厥化了的蒙古人自称为“察合台人”，而把东部今新疆地区的蒙古人称为“察台”(一种轻蔑侮骂的称呼，意为“抢劫者”)。今新疆地区的蒙古人反过来把前者称为“哈剌瓦纳”(也是一种轻蔑称呼，意为血统不纯的“杂种”)，自称为真正的蒙古人(蒙兀儿人，在波斯文中拼音成莫卧儿人)。但是，由于经济发展的必然规律，在新疆地区的蒙古人在当地社会经济环境的影响下，也逐渐吸收了先进的文化，开始由牧业转为农业，由游牧转为定居，并慢慢放弃了萨满教信仰，改奉伊斯兰教。因此，到14世纪中后期，伊斯兰教在东察合台汗国已非常普及，只有统治阶层圈子里的一部分人还是非伊斯兰教徒。
1330年东察合台汗国汗王也先不花死后，汗位长期空缺，新疆地区的蒙古部落各自为政。南疆的统治权掌握在已皈依了伊斯兰教的杜格拉特部落首领布拉吉手里。1346年，布拉吉把年仅18岁的秃黑鲁·帖木儿从伊犁接到其住地阿克苏，拥立为东察合台汗。秃黑鲁·帖木儿是察合台汗国中最有作为的可汗，他一生的事业简单地说有两大项，其一是征服了河中地区和阿富汗北部，重建了统一的察合台汗国；其二是信仰和倡导了伊斯兰教。在不到两年时间中，秃黑鲁·帖木儿对西部察合台汗国作战达20余次，利用其内部倾轧与混乱，于1362年征服了河中地区，接着将自己的势力伸向阿姆河以南地区，又重新建立起统一的察合台汗国。
秃黑鲁·帖木儿执政的年代，已不具备成吉思汗称汗立国的那种拥有绝对优势的军事力量。为了政治需要，在他之先的汗王都曾利用各种宗教来作为精神统治的重要手段。在察合台汗国内，尽管蒙古统治者对这一地区的伊斯兰教时而利用，时而疏远，但即使是疏远，也没有达到冲突的程度。秃黑鲁·帖木儿掌权后，借用伊斯兰教这个已在民众中有巨大影响的精神武器来巩固政权，已成了当务之急。在这样的时代环境中，他决定放弃祖先信奉的宗教，改信伊斯兰教。据穆斯林史学家米尔咱·海答尔的《拉失德史》记述，秃黑鲁·帖木儿称汗后，中亚伊斯兰教传教师筛海·贾马里丁来到阿克苏，劝说他皈依伊斯兰教，据说当时他已作了信仰表白，但没有举行入教仪式，也没有立即宣布。不久贾马里丁去世，其儿子阿尔西丁又找到秃黑鲁·帖木儿，给他举行了正式入教仪式。从此，秃黑鲁·帖木儿成为新疆地区第一个信仰伊斯兰教的蒙古汗。
在改宗伊斯兰教问题上，秃黑鲁·帖木儿的态度非常坚决，据说所有新入教的蒙古人，包括他本人，都履行了远远超出法定年龄界限的“割礼”仪式。他还利用汗王的地位和权力，向新疆各地派出大批传教师，强制人们，首先是蒙古人改信伊斯兰教。据传在他统治期间(1346～1363年)，新疆共有16万蒙古人皈依了伊斯兰教。据说大批蒙古宗王和部众信仰伊斯兰教的宗教仪式都由阿尔西丁主持完成。秃黑鲁·帖木儿为了表明自己是虔诚的穆斯林信徒和表彰阿尔西丁完成大量的传教工作，特授予阿尔西丁以下特权：（1）世袭天山南部伊斯兰教教长；（2）在库车修建由阿尔西丁亲自掌管的哈尼卡——一个特定地区伊斯兰教的活动中心。此外，将宗教税中的一部分，划归阿尔西丁本人使用。仅“伊斯兰教教长”的职务，就足以使这个家族成为该地区最有权威的势力，而固定的哈尼卡礼拜寺，使其通过寺院所有的瓦哈甫土地，获得许多实际经济利益，从而使阿尔西丁家族取得了对新疆伊斯兰教的世袭统治权。当时察合台汗王后裔为了让信徒瞻拜，建造了闻名中亚的秃黑鲁·帖木儿麻扎，并假借什叶派十二伊玛目之名，在塔里木盆地各绿洲相继建立了第四世伊玛目至第十二世伊玛目的麻扎。
综上所述，可见察合台汗国时期是伊斯兰教在新疆维吾尔中间传播过程中的一个重要时期。秃黑鲁·帖木儿以后的诸汗，都系清一色的穆斯林，他们以难以想象的热情，用政治和军事力量将其他宗教排斥出吐鲁番盆地，伊斯兰教普及到了塔里木盆地的周围。正是从这个时期起，伊斯兰教最终排斥了其他宗教势力，开始在维吾尔族的精神生活领域中发挥独揽作用。