在蒙古人有如神助般擴張的時候，曾經攻克一個疆域遼闊的中亞細亞大國——花剌子模。花剌子模這個國家歷史也比較長，但發展之路卻不平坦，其地先後被波斯帝國、貴霜王朝、大月氏、突厥、阿拉伯帝國、塔希爾王朝、薩法爾王朝、薩曼王朝、加茲尼王朝、契丹西遼等勢力統治。13世紀時，花剌子模已經發展成為一個幅員遼闊的大國，疆域東北至錫爾河，東南抵達印度河，北方達鹹海、裡海，西北至阿塞拜疆，西臨巴格達，南抵印度洋，幾乎佔據中亞細亞的全部領土。
1200年，塔喀什之子阿拉丁·摩訶末繼承花剌子模的王位，使花剌子模達到鼎盛時期。從宗教角度說，摩訶末信仰的是伊斯蘭教的阿里派，與伊斯蘭教首領哈里發處於對立關係。為獲得認可，摩訶末曾派使者到巴格達向哈里發尋求冊封，並准許他在巴格達置官，不想卻遭到哈里發的拒絕。摩訶末熱臉貼了哈里發的冷屁股，心裡自然不爽，於是他起兵西進先收拾了支持哈里發的兩個小藩屬國，準備繼續西進，卻因大雪阻路被迫撤兵。後來，埃及哈里發派人聯絡成吉思汗，希望雙方聯合對付花剌子模。
但當時成吉思汗並不想與龐大的花剌子模為敵，雙方開始互相通商。1217年，成吉思汗讓后妃、諸王和大臣門各自挑選兩三名親信，組成一支450人的商隊，帶著大量金銀等跟隨花剌子模商人到該國進行貿易，換取草原需要的物品。可不曾想，這支商隊在訛答剌城被守將海兒汗亦納勒術汙衊為間諜，摩柯末得知後命他拘留蒙古商人，但海兒汗亦納勒術卻自作主張殺了這些蒙古商人。
成吉思汗得知後此事後，大為震怒，當天晚上，他獨自登上山頭，跪在地上向蒼天祈禱說：“我不是挑起這次戰亂的肇禍者，請佑助我，賜我復仇的力量吧！”在籌劃進攻強大的花剌子模時，成吉思汗先禮後兵，先派巴合剌為首的三人使團到花剌子模要求賠償。當時的摩訶末並沒有承擔責任，補償成吉思汗，反而狂妄地殺了正使巴合剌，並剃掉兩位副使的鬍鬚，以此侮辱成吉思汗。
成吉思汗怎麼可能容忍摩訶末如此無禮的行為，於是他先派速不臺和哲別率軍去掃除西進的障礙，當這支部隊完成任務回師時，正好撞上摩訶末的大軍。由於摩訶末軍勢大，一開始蒙古軍盡力迴避，待摩訶末軍士氣褪去後，蒙古軍左右翼開始反擊，中路軍則直衝摩訶末所在的中軍，差一點就俘獲摩訶末，多虧摩訶末的兒子札蘭丁將其搶出救走。雙方激戰了一天，最後，摩訶末的軍隊被打得四散奔逃。速不臺和哲別獲勝後，迅速回師。
此戰讓成吉思汗摸清了摩訶末軍的實力，遂決定正式發兵花剌子模。1219年農曆四月，成吉思汗親率四子和諸將遠征花剌子模。到達花剌子模邊界時，成吉思汗將大軍分四路：次子察合臺和三子窩闊臺率一軍圍攻訛答剌城；長子朮赤率右軍北上圍攻氈地及錫爾河上游諸地；部將刺赫、塔海等率左軍南下攻打忽氈；成吉思汗本人與四子拖雷率軍10萬，西渡錫爾河，橫穿基西爾庫姆大沙漠，直插花剌子模心腹重城不花剌，截斷了花剌子模與呼羅珊、伊拉克的聯繫，形成對花剌子模新都城撒馬爾罕的合圍之勢。
1220年3月，成吉思汗率領的蒙古大軍攻到了不花剌城下，摩訶末對不花剌非常重視，但任憑摩訶末再怎麼抵抗，也不是蒙古騎兵的對手。成吉思汗率軍攻入不花剌後，打開城內糧倉，士兵將裝古蘭經的木箱當作馬槽子，經書也被扔得四處飛舞，喝酒狎妓更是不在話下，城中伊斯蘭教首領、博士、學者等被驅趕著餵馬。成吉思汗還把全體城民召集到廣場訓話，之後又攻取內城和屠戮城中人。
為阻擋蒙古騎兵，摩訶末精選十一萬大軍駐守都城撒馬爾罕，其中還有象兵，同時加固城牆，深挖溝壑，他自認為撒馬爾罕已經牢不可破了。但從戰略層面的部署來看，摩訶末這種消極防禦的做法，是不如成吉思汗積極進取效果好的，結果，當蒙古大軍進入河中地區的消息傳到撒馬爾罕的時候，摩訶末已經六神無主了，為保性命他帶著自己的一些親信趁蒙古大軍到來之前逃跑了。本來城中軍兵就懼怕蒙古人，見國王都帶頭逃跑了，他們哪還有信心同蒙古人戰鬥，至此，更加註定了蒙古人的勝利。
但撒馬爾罕畢竟是重兵把守的重鎮，戰前一些蒙古將領甚至認為“可能需要幾年才能攻下該城”，成吉思汗也認為這是場攻堅戰，他先派軍掃清城池四周的敵人，成功剪除了其它能支援撒馬爾罕的羽翼力量，最後集中全部兵力攻打撒馬爾罕。這樣，蒙軍一邊圍困一邊攻城消耗城內力量，很快城中就陷入了缺水的困境，守城軍兵被迫打開城門，蒙古大軍一鬨而進。至此，成吉思汗只用8天時間就攻佔了撒馬爾罕。
再說摩訶末逃到阿姆河時，哲別的追兵就趕到了，為保護國王，摩訶末的兒子和諸將拼死抵抗，哲別初戰不利。正當此時，速不臺又率軍趕到阿姆河對岸，向哲別了解了戰況後，速不臺命自己的士兵趁夜色每人點燃三種火炬，在河岸附近遊動。摩訶末的士兵見狀，以為是成吉思汗大軍到來，嚇得連夜就逃向巴里黑。
逃到巴里黑的摩訶末得知不花剌和撒馬爾罕都被蒙古人攻下，嚇得不知所措，趕忙繼續向呼羅珊的另一座大城市你沙不兒逃跑。速不臺嚇走摩訶末，哪裡肯放過他，繼續追趕，穿過巴里黑直入呼羅珊奔向你沙不兒，繼續追蹤摩訶末。摩訶末四處逃竄，手下的王侯、貴族為求活命也開始自尋出路，後來，蒙古軍擒獲了摩訶末的母親及后妃，長時間的緊張和驚嚇，終於徹底擊垮了這位國王，他得了肋膜炎。臨終前，他把身邊的幾個兒子叫到跟前說：“非扎蘭丁不足以光復邦國。”於是，他讓兒子扎蘭丁繼承君位。在1220年12月，摩訶末死在了裡海的一座名為額別思寬的小島上。
扎蘭丁輾轉多地，最後在加茲尼招募集結了10萬軍隊，並小勝蒙古軍。但後來還是敗給了速不臺和哲別，逃入印度。1224年蒙古軍退後，扎蘭丁由印度回波斯，向阿拉伯阿巴斯王朝借兵，勢力復振。1228年，察合臺率蒙古軍進至伊斯法汗，扎蘭丁戰敗，單騎突圍。1231年春，戰敗的扎蘭丁往更西方的高加索地區逃竄，期間被殺死。其死亡原因有多種版本：一說是被自己部將所殺，另一說是被追擊的蒙古軍所殺。總之，至此花剌子模徹底滅亡。
花剌子模的滅亡是非常慘烈的，當時有許多城市被屠城，被集體屠殺的軍民不計其數，還有許多原本繁榮富庶的城市，幾乎被蒙古人夷為廢墟。值得一提的是，最初引發蒙古大軍攻打花剌子模的導火索，那位屠殺蒙古商隊的海兒汗，在戰爭開始不久，就被察合臺和窩闊臺生擒交給成吉思汗，成吉思汗讓人用熔化的銀水灌入其耳朵和眼睛等處，以示懲罰其貪財殺戮的罪孽。
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