十字軍遠征東方失敗後，歐洲也同樣遭到蒙古人的侵擾，成吉思汗和他的子孫先後進行了三次大規模西征。
1219年，成吉思汗以花刺子模的守將殺害蒙古商隊和使臣為由，親自率領二十萬騎兵，分四路進攻花刺子模諸城。為了切斷花刺子模新舊二都之間的聯繫，使其首尾不能相顧，成吉思汗制訂了“掃清邊界，中間突破”的戰略方針。在攻破訛答刺城後，成吉思汗為了給被殺的商隊和使臣報仇，派人將融化了的銀液灌在守將亦納乞克的眼睛裡。
面對蒙古人強大的攻勢，花刺子模國王摩訶末一開始並沒有將其放在眼裡，認為他們只不過是一群野蠻的異教徒，騎著像兔子一樣矮小的馬，根本不堪一擊。當他與哲別率領的蒙古先頭部隊遭遇的時候，才領略了蒙古人的戰鬥力。蒙古士兵騎術高明，行動迅速，武器裝備除了弓箭以外，還會使用火炮和飛火槍等新式武器，打起仗來像狂風驟雨般迅猛。
初次交戰，摩訶末就被嚇破了膽，再也不敢主動出擊，命令手下的將領堅守不出。當蒙古大軍日靠通近都城時，他又第一個率眾逃跑，從未組織過一次像樣的反抗。 成吉思汗命令大將哲別、速不臺要像獵犬一樣咬住自己的獵物不放，即使其躲入山林、海島，也要像疾風閃電般追上去。最後，躲入山林的禿兒罕王被迫投降，通往海島的摩訶末也悲慘地死去。
蒙古軍在滅掉花刺子模國之後，繼續西征。在迦勒迦河一帶，他們在力量對比懸殊的情況下，採取各個擊破的戰法，大敗突厥與俄羅斯聯軍，俄羅斯諸王公幾乎全部被殺。
成吉思汗死後，更大規模的西征由他的孫子拔都繼續進行。
從1235年起，拔都率領大軍遠征歐洲。蒙古大軍在很短的時間裡就佔領了莫斯科、弗拉基米爾、烏克蘭，蒙古人在莫斯科進行了野蠻的屠城，有二十七萬的俄羅斯人死在屠刀之下。隨後，蒙古軍隊又攻佔波蘭、捷克、匈牙利、奧地利和南斯拉夫。西里西亞王亨利二世集結的波蘭、日耳曼和條頓騎士團的聯軍，也被打得大敗。蒙古人一直打到了亞德里亞海邊，已經遙望到意大利的威尼斯城。到1242年，半個歐洲的土地都被蒙古鐵騎征服了。
1253年，託雷之子旭烈兀率軍第三次西征，目標指向西亞。10月，旭烈兀率兵侵入伊朗西部，他的軍隊裝備了大批石弩和火器以及一千名拋石機手，於次年六月抵達木刺夷國境內。1256 年，蒙古兵攻破木刺夷都城，木刺夷國首領魯克那丁和他的族人全部被殺。第二年冬天，旭烈兀指揮軍隊分兵三路圍攻黑衣大食首都巴格達，中原的各種火藥武器在戰鬥中發揮巨大的威力。黑衣大食的謨思塔辛哈里發被迫率眾投降，蒙古軍隊在巴格達城中大掠七天，阿拔斯王朝滅亡。隨後，蒙古軍隊進入敘利亞，直抵大馬士革，勢力深入到西南亞。由於蒙古軍隊被埃及軍隊打敗，旭烈兀才停止了西進。
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