西辽灭亡的次年，铁木真以499名和平商人被杀为由，大举西征花剌子模。经过2年征伐战争后花剌子模于1220年灭亡。在征伐花剌子模的过程中，该国很多城市都顽强抵抗，给蒙古军造成了很大损失，因此蒙古军队对花剌子模的报复也是极其凶残的，几乎每一座城池被攻破后都遭到屠戮，即便主动投降的城市，也被洗劫一空。
花剌子模灭亡后，蒙古大军的西征并没有停下脚步。到1260年止，蒙古军又进行了两次大规模西征，将波斯高原、中东、近东以及东欧的俄罗斯、波兰、匈牙利等广袤土地尽收囊中。
蒙古帝国的领土空前广大。在蒙古帝国，除了大汗直辖区外，还有四个汗国，分别是窝阔台汗国、察合台汗国、伊尔汗国、钦察汗国。
在1260年之前，四大汗国基本还受蒙古大汗节制。但在1260年蒙古大汗蒙哥攻打南宋时阵亡后，忽必烈和阿里不哥开始了争夺汗位的战争，尽管后来忽必烈战胜阿里不哥，继承了蒙古大汗法统，但各汗国并不服气。窝阔台汗国、钦察汗国等公开反对忽必烈。蒙古帝国至此分崩离析，蒙古大汗只能控制大汗直辖区也就是后来的元朝。四大汗国则取得事实上独立的地位。当然了，后来四大汗国名义上也都承认忽必烈是蒙古帝国共主，但也只是名义上而已。
随着1279年元朝灭亡南宋，蒙古人在欧亚大陆的征服战争也基本告一段落。元朝以及四大汗国各自的社会经济都在恢复和进一步发展中。特别是东西陆上交通线的打通，使东西方文明得到交流，中国火药、火器、印刷术、指南针、造纸术等发明创造的西传，直接促进了中东和欧洲军事、技术革命的发生。西方天文历法的传入，也对中国农历的改进起到了巨大的作用。
但是，元朝和四大汗国的统治者对于各自统治区域内的人民实行严酷的民族压迫政策，引起了亚欧大陆各地人民的不满和反抗。
反抗首先从中国掀起。中国农民大起义于1368年推翻并驱逐了元朝统治者，建立了大明王朝。明朝对逃跑到北方大漠的元朝残余势力又进行了数次北征，元朝各残余势力纷纷归顺明朝。公元1410年，随着蒙古本部新立的大汗本雅失里战败被杀，中国境内和现蒙古国境内不再有独立的蒙古势力。
