察合臺汗國（1222年－1570年/1680年），是蒙古四大汗國之一，察合臺汗國為鐵木真次子察合臺的封地。初領有西遼舊地，包括天山南、北路與裕勒都斯河和瑪納斯河流域及今日阿姆河、錫爾河之間的中亞河中地區（最強時由阿爾泰山至鹹海）。初時建都於阿力麻裡附近的虎牙思（固爾札），即今日中國大陸新疆霍城縣水定鎮西北。察合臺汗國君主都哇與窩闊臺汗國君主海都聯合，屢與元朝軍隊爭戰，終忽必烈一朝未斷，並一度攻佔漠北哈拉和林。至公元1304年始與海都子察八兒與元成宗講和。
1310年都哇子怯別再破察八兒，兼併窩闊臺汗國大部分領地。他的後人答兒麻失裡因為改宗伊斯蘭教，引起蒙兀兒斯坦的伊塞克湖和伊犁河流域的遊牧民動亂。他的前輩怯別放棄每年到蒙兀兒斯坦的巡視，使汗國開始分裂。
合贊算端由突厥語族貴族加茲罕擁立，汗國正式分裂。西汗國的汗成了傀儡。中亞河中地區的察合臺人實際上僅僅是形式上的統治者。權力已經轉到地區突厥語族貴族手中。這些部落有巴魯剌思部，速勒都思部，札剌亦兒部，乃蠻部。察合臺汗國成了突厥國。東察合臺汗國的杜格拉特部擁立了禿忽魯帖木兒成為新可汗，他和他的兒子也裡牙思火者，曾經統一汗國。
察合臺汗國的對外活動，主要是與德里蘇丹國開戰，於1297年-1306年，察合臺汗國多次入侵德里蘇丹國，曾兵臨印度首都，但每次都大敗而回。
1346年察合臺汗國分為東西兩部分，1369年西察合臺汗國實際上亡於帖木兒帝國，至1402年汗統結束。東察合臺汗國在中國史籍以國都為名，先後稱為別失八里（唐朝的庭州、北庭都護府，今新疆吉木薩爾）、亦力把裡（歪思汗之後，即伊犁，今新疆伊寧市）、吐魯番（也密力火者、速檀阿力之後，即唐朝的西州、高昌，今新疆吐魯番市）。1570年，東察合臺汗國（此時為吐魯番汗國）最後一任可汗馬速與同是察合臺系的葉爾羌汗國交戰被俘，東察合臺汗國正支汗統結束。東察合臺汗國可汗速檀阿黑麻之子賽德於1514年建立葉爾羌汗國，1570年吞併吐魯番汗國（東察合臺汗國正支汗統），亦可認為是東察合臺汗國的延續，至1680年被準噶爾汗國滅亡，東察合臺汗國歷史徹底結束。察合臺汗國後來形成中亞廣泛使用的察合臺語（後發展為維吾爾語和烏茲別克語）。
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