这时候，金朝内部十分混乱，金主完颜永济被杀，新即位的金宣宗不得不向成吉思汗求和，献出大批金帛，把公主嫁给成吉思汗。成吉思汗才撤兵回去。
就在成吉思汗准备继续南侵之际，发生了中亚西亚的花刺子模(在今里海东，咸海西)杀害蒙古使者及商人之事。成吉思汗决定将攻击的矛头转向西方，而只派偏师去对付金国。
1219年，成吉思汗亲自率领二十万蒙古大军攻打花剌子模，占领了花剌子模的都城。随后，成吉思汗率军继续向西攻打，占领了现在的中亚细亚各国，并進入东欧斡罗思(俄罗斯)境内，1223年歼灭南俄联军八万人于迦勒迦河(喀尔科河)畔(乌克兰境内)。前锋一直打到现在的欧洲东部、伊朗北部以及印度的广大区域，于 1224年带兵回国。
成吉思汗取得胜利后，开始分封土地。成吉思汗把占领地区作为“兀鲁思”(汗国封建领地)，分封给他三个儿子。长子术赤封于钦察、花剌子模及康里国故地，今咸海以西，里海以北之地皆属之。术赤比成吉思汗早死，这一封地归其子拔都。
次子察合台封于西辽及畏兀故地，东起阿尔泰山，西至阿姆河，包括新疆天山南北路等地，后来称为察合台汗国。
三子窝阔台封于乃蛮故地，今鄂毕河上游以西至巴尔喀什湖以东一带均属之，后来被称为窝阔台汗国。
依照蒙古惯例，在成吉思汗死后，幼子拖雷获得其父的直接领地，即斡难河及客鲁连河流域一带蒙古本部地方。
成吉思汗带兵西征的时候，曾经要西夏发兵相助，西夏不但拒绝出兵，而且和金朝结了同盟。成吉思汗回来以后就决心灭掉西夏。1225年，成吉思汗亲征西夏国，西夏兵死力相抗，其都城被蒙古军队围攻达半年之久。在围攻西夏京城的最后时刻，成吉思汗得了重病，死于漠北，结束了他六十六岁的辉煌一生。临终前，他提出了联宋灭金的战略方针。不久，西夏皇帝投降，西夏王朝在拓跋氏立国一百九十年(1038-1227)后灭亡。
对成吉思汗的评价
受流传的史料所限，我们对成吉思汗铁木真的伟大业绩还是知之甚少。不过，从留下的有限资料中，我们可以看出他是一个深沉有大略，用兵如神之人。他统一了蒙古，发动了西征，使蒙古显赫一时。他还在蒙古地区建立分封制度，颁布法典《大札撒》，而且命人创造了蒙古文字。其对外的扩张行为为后世元朝的建立奠定了坚实的基础，也使元朝时期东西方jiāo往的扩大成为可能。或者可以这样说，历史在这个时期造就了成吉思汗，让他以这种独特的方式来加qiáng欧亚之间的jiāo往。
窝阔台统治时期
成吉思汗死后第二年，他的第三子窝阔台继位，成为蒙古国的第二代大汗，是为太宗。窝阔台是成吉思汗诸子中最为明智的人。他具有与父亲一样的判断能力和稳重，生性随和，待人非常宽厚和慷慨。他一直跟随成吉思汗南征北战，战功显赫。在1219年成吉思汗西征前，被确定为大汗继承人。
继续对外扩张的窝阔台
窝阔台遵循父亲的遗嘱，继续南下。他向南宋借路，包围金朝京城开封。1230年，蒙古两路進兵，一路自陕西通过兴元(今汉中)，大败金兵于均州(今河南禹县)。另一路自山西蒲州渡过huáng河，于1233年攻破开封，金朝皇帝逃至蔡州。蒙古又联合南宋围攻蔡州。金哀宗派使者向宋理宗(宋宁宗的继子，名叫赵昀)求和，说：“金朝被灭，下一步就挨到宋国了;如果跟我们联合，对金、宋两国都有好处。”宋理宗没有理睬他，金哀宗走投无路，只好自杀。公元1234年，金朝在蒙、宋两军夹攻下灭亡。金自阿骨打建国，至亡国，历一百二十年(1115-1234)。
灭金后的第二年，也就是1235年，窝阔台召开大会，决定第二次西征：远征今天的俄罗斯、波兰、匈牙利以及这一带所有没有被征服的国家，由成吉思汗长子术赤的儿子拔都为统帅，而窝阔台的长子贵由和拖雷的长子蒙哥随军出征。
此次西征，蒙古军队于1236年征服了伏尔加河流域的几个部落以及莫尔多瓦国;1238年攻下了莫斯科城和基辅;1241年，進攻波兰和匈牙利，并打败了波德联军。同年，窝阔台去世。1242年，拔都率军撤退，留驻在伏尔加河下游，并在此建立起了钦察汗国。俄罗斯编年史称钦察汗国为金帐汗国，这个名称在文献里一直沿用下来。后来，拔都去世后，他的弟弟即位。虽然钦察汗国名义上仍对蒙古大汗称藩，但实际上已经成为独立的国家。
在窝阔台统治时期，蒙古人完成了对中国北部、波斯和南俄地区的征服。
窝阔台对蒙古国的治理
窝阔台驻营于哈拉和林。虽然早在成吉思汗统治期间，至少是从1220年起，哈拉和林，或者是它附近的某地，可能已经被选为理想中的都城，但是，正是窝阔台于1235年在哈拉和林周围筑起防护墙，才使它成为新帝国的真正都城。
在窝阔台统治时期，他重用汉化契丹人耶律楚材，并采纳了耶律楚材的诸多建议。比如在蒙古中书省的机构内设立中国、唐兀惕、回鹘、波斯等局〔回鹘人在长时期内起着重要作用〕。比如由于蒙古人长期使用适应军事需要的传令制度，耶律楚材便下令沿着这些道路，每隔一定的距离设立粮仓。此外，耶律楚材还制定了一种固定预算，以此为依据，中国人按户以银、丝和谷物jiāo纳赋税，蒙古人jiāo纳其马、牛、羊的10%。1230年，将被征服地区划为十路，每路都有由蒙古官员和中国文人组成的行政管理人员管理。耶律楚材还在北京和平阳办学，对年轻的蒙古封建主進行儒家教育。同时招收大批中国人進入蒙古民政机构。他对窝阔台说：“天下虽得之马上，不可以马上治。
除了耶律楚材外，窝阔台还信任聂思托里安教徒、克烈部人镇海等人。蒙古国继续以qiáng盛的姿态向前发展着。
蒙哥统治时期
窝阔台在第二次西征中病逝后，1246年，其长子贵由被立为第三代大汗，是为定宗。1248年，贵由死在讨伐拔都的西行途中。1251年，成吉思汗最小儿子拖雷的长子蒙哥凭借其武功和拔都的支持，继承汗位，成为蒙古第四代大汗，是为宪宗。
蒙哥给自窝阔台去世后几乎停止了的蒙古征服战争注入了新的活力。首先，在1253年gān斡难河源处召开的忽里台大会上，蒙哥决定派他的弟弟旭烈兀去征服报达(巴格达)和美索不达米亚的哈里发王朝，以此完成对波斯的征服，然后继续去征服叙利亚。其次，蒙哥本人与他的另一个弟弟忽必烈重新开始发动对中国宋朝的攻势。
旭烈兀第三次西征
1256年，旭烈兀灭亡了木剌夷国。接着，又攻下阿拔斯哈里发的报达国(巴格达)。 1259年，進军苫国(叙利亚)京城大马司(大马士革)。算端(今译苏丹，回教国君主)纳昔儿弃城逃走。但在密昔儿(埃及)援军的反攻下，蒙古军又退出苫国境。旭烈兀留居帖必力思，建立了伊利汗国。
至此，成吉思汗建立的蒙古国，经过三次西征，在兀鲁思的基础上，形成了钦察汗国、察合台汗国、窝阔台汗国和伊利汗国。四大汗国的汗，本是中央分封出去的四个最高军政首领，与中央保持有藩属关系，直接向大汗负责。不过，后来，为争夺大汗权位，各汗国的汗矛盾激化，再加上各汗国间缺乏必要和有力的经济联系，这个松散的联合体日趋瓦解。其中，钦察汗国和伊利汗国独立，而窝阔台汗国由于窝阔台(太宗)和他儿子贵由(定宗)相继被选为大汗，其领地一直归中央管辖，实际上没有形成单独的汗国。