转眼到了1203年，王汗终于瞅准机会，率领大军与铁木真激战于合兰真。铁木真战败，几万人被打得只剩下4600人。但铁木真并没有就此气馁，他一方面和追随他的亲信同饮班朱尼河并起势说：“如果能够成就大业，一定与你们同甘共苦，苟渝此言，有如河水！”一方面遣使言辞谦恭地向王汗求和。
王汗果然被铁木真蒙蔽，就没再追击他。铁木真却很快重整兵马，于这年秋天乘王汗没有防备，成功突袭了他在折折运都山的营地，经三天三夜激战，终于攻灭了克烈部。王汗只身逃往乃蛮部，途中被乃蛮哨兵所杀。
攻灭克烈部后，铁木真又彻底消灭了四部塔塔儿，占领了呼伦贝尔高原。
接下来，攻伐乃蛮部便提上了铁木真的议事日程。1204年春，正在帖蔑延围猎的铁木真收到了乃蛮部太阳汗准备进袭的情报，遂召集众将商议，最终决定主动出击。于是拉开了史称“纳忽山、不黑都儿麻之战”的与乃蛮部决战的帷幕。
纳忽山、不黑都儿麻之战，铁木真以40000人的兵马，战胜了乃蛮部80000人之众，创造了中国历史上又一个以少胜多的奇迹。这一战为彻底消灭乃蛮部并最终统一蒙古高原的决胜之战，具有重要的历史意义。
纳忽山、布黑都儿麻之战后，乃蛮部本部基本被消灭，太阳汗战死。其残部则在屈出律、札木合（克烈部败亡后，扎木合又逃亡到了乃蛮部）、脱黑脱哈等的率领下，投奔乃蛮北部，企图东山再起。铁木真兵分两路进行追击，他亲率南路军进至阿勒台山收服游牧于此原隶属于太阳汗的部众后，继续向北追击，但因时值冬季，冰雪封山不便作战，铁木真大军便在汗呼赫岭以南过冬。
1205年春冰雪消融后，铁木真立即挥师越过汗呼赫岭，向乃蛮北部进攻，乃蛮北部首领不欲鲁汗等一众贵族尽皆战死。残部逃至额儿的失河边，被追击而至的铁木真大军全歼，只有屈出律渡过河逃至西辽，却又挑起西辽与花剌子模的冲突。扎木合则在被俘后被铁木真赐死。至此乃蛮部灭亡。
在铁木真追击并消灭乃蛮部的同时，铁木真部另一路大军则进攻逃至台合勒山的蔑儿乞诸部，也大获全胜。至此，铁木真完成了统一蒙古诸部的大业。
