十字军远征东方失败后，欧洲也同样遭到蒙古人的侵扰，成吉思汗和他的子孙先后进行了三次大规模西征。
1219年，成吉思汗以花刺子模的守将杀害蒙古商队和使臣为由，亲自率领二十万骑兵，分四路进攻花刺子模诸城。为了切断花刺子模新旧二都之间的联系，使其首尾不能相顾，成吉思汗制订了“扫清边界，中间突破”的战略方针。在攻破讹答刺城后，成吉思汗为了给被杀的商队和使臣报仇，派人将融化了的银液灌在守将亦纳乞克的眼睛里。
面对蒙古人强大的攻势，花刺子模国王摩诃末一开始并没有将其放在眼里，认为他们只不过是一群野蛮的异教徒，骑着像兔子一样矮小的马，根本不堪一击。当他与哲别率领的蒙古先头部队遭遇的时候，才领略了蒙古人的战斗力。蒙古士兵骑术高明，行动迅速，武器装备除了弓箭以外，还会使用火炮和飞火枪等新式武器，打起仗来像狂风骤雨般迅猛。
初次交战，摩诃末就被吓破了胆，再也不敢主动出击，命令手下的将领坚守不出。当蒙古大军日靠通近都城时，他又第一个率众逃跑，从未组织过一次像样的反抗。 成吉思汗命令大将哲别、速不台要像猎犬一样咬住自己的猎物不放，即使其躲入山林、海岛，也要像疾风闪电般追上去。最后，躲入山林的秃儿罕王被迫投降，通往海岛的摩诃末也悲惨地死去。
蒙古军在灭掉花刺子模国之后，继续西征。在迦勒迦河一带，他们在力量对比悬殊的情况下，采取各个击破的战法，大败突厥与俄罗斯联军，俄罗斯诸王公几乎全部被杀。
成吉思汗死后，更大规模的西征由他的孙子拔都继续进行。
从1235年起，拔都率领大军远征欧洲。蒙古大军在很短的时间里就占领了莫斯科、弗拉基米尔、乌克兰，蒙古人在莫斯科进行了野蛮的屠城，有二十七万的俄罗斯人死在屠刀之下。随后，蒙古军队又攻占波兰、捷克、匈牙利、奥地利和南斯拉夫。西里西亚王亨利二世集结的波兰、日耳曼和条顿骑士团的联军，也被打得大败。蒙古人一直打到了亚德里亚海边，已经遥望到意大利的威尼斯城。到1242年，半个欧洲的土地都被蒙古铁骑征服了。
1253年，托雷之子旭烈兀率军第三次西征，目标指向西亚。10月，旭烈兀率兵侵入伊朗西部，他的军队装备了大批石弩和火器以及一千名抛石机手，于次年六月抵达木刺夷国境内。1256 年，蒙古兵攻破木刺夷都城，木刺夷国首领鲁克那丁和他的族人全部被杀。第二年冬天，旭烈兀指挥军队分兵三路围攻黑衣大食首都巴格达，中原的各种火药武器在战斗中发挥巨大的威力。黑衣大食的谟思塔辛哈里发被迫率众投降，蒙古军队在巴格达城中大掠七天，阿拔斯王朝灭亡。随后，蒙古军队进入叙利亚，直抵大马士革，势力深入到西南亚。由于蒙古军队被埃及军队打败，旭烈兀才停止了西进。
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