花剌子模在庫都不丁·摩訶末時期從塞爾柱帝國分離出來，走向獨立，公元1142年，西遼與塞爾柱帝國爆發戰爭，塞爾柱突厥人戰敗，西遼順勢入侵了花剌子模，逼迫花剌子模統治者阿即思稱臣，並且每年向西遼進貢3萬金巴里失。他的繼任者阿爾斯蘭在位期間，始終向西遼皇帝耶侓大石稱臣納貢，1172年花剌子模沙，又稱花拉子模沙赫（沙和沙赫是波斯語古代皇帝頭銜）阿爾斯蘭死後，他的兩個兒子，一個叫塔喀什，一個叫蘇丹·沙赫爭奪王位。塔喀什不敵蘇丹·沙赫，於是向宗主國西遼請求援助，西遼的攝政皇后耶魯普速完為了幫助塔喀什復位，命令其夫出兵，進入花剌子模，幫助其奪得了王位，雖說塔喀什把他獲得花剌子模王位的功勞歸於西遼，但是西遼的徵收貢賦的苛刻條件，使得他起兵反抗，於是西遼轉而支持蘇丹·沙赫，來對抗塔喀什，儘管蘇丹·沙赫未能成功奪得王位，但是他倚仗西遼借給他的兵力，佔據了霍拉桑地區，蘇丹·沙赫統治這一地區直到1193年他去世為止，他死後，塔喀什把整個霍拉桑地區併入花剌子模。征服霍拉桑之後，塔喀什又征服伊刺克·阿只迷（塞爾柱蘇丹的皇室領地）。
塔喀什之子阿拉丁·摩訶末（1200年至1220年在位）繼承沙（沙赫）的位置後，使得花剌子模發展到鼎盛時期，他率先從古爾王朝手中奪取了阿富汗地區，這得益於其宗主國西遼的幫助，但當他的王朝日益膨脹，他已經不滿足於向西遼稱臣納貢，當時的喀拉汗王朝的撒馬爾罕王奧斯曼（1200年至1212年在位）也是對西遼稱臣納貢，不滿西遼的統治，於是雙方達成協議，摩訶末於1207年佔領了撒馬爾罕和布哈拉，取代了西遼對該地區的宗主權，於是花剌子模的版圖囊括了整個河中。後來撒馬爾罕王奧斯曼又對摩訶末不滿，發動叛亂，摩訶末進軍撒馬爾罕，佔領了該城，並處死了奧斯曼。至1217年，花剌子模北以錫爾河為界，東以帕米爾和瓦濟里斯坦山區為界，西以阿塞拜疆、盧里斯坦和胡齊斯坦山為界，它囊括了河中、大半個阿富汗和幾乎整個波斯，擁兵40萬。
1216年，成吉思汗派使者和商隊出訪花剌子模。1218年春，花剌子模沙在布哈拉接見了蒙古使者，同意成吉思汗的提議，雙方締結了和平通商協定。事後不久，雙方就發生了兩起傷害友好關係的事件。第一件是邊界糾紛和武裝衝突。速別額臺消滅以忽都為首的篾兒奇惕殘餘勢力，正待勝利回師時，遭到花剌子模沙的追擊，一直追到謙謙州(今葉尼塞河)。速別額臺前去勸說花剌子模沙，希望雙方不要交鋒。但花剌子模沙不聽其勸告，仍然襲擊蒙古軍，挑起武裝衝突。在衝突中，花剌子模沙險些被俘，幸被札蘭丁護救脫險。此後，當哲別受命消滅西遼時，花剌子模又搶先佔領了直到訛答剌為止的原屬西遼的領地，挑起了兩國間的邊界糾紛。第二件事就是蒙古商隊事件，1218年，一支450人的蒙古商隊，受成吉思汗委託，帶了500只駱駝運載的金銀、毛皮到花剌子模通商，至訛答剌，總督亦難出見財寶很多，就心生惡意，指責商隊是蒙古間諜，來花剌子模刺探情報，將商隊中有間諜的情況上報給摩訶末，摩訶末不分青紅皂白就下令處決商隊人員，亦難出奉摩訶末的命令，將商隊洗劫並且殺戮殆盡，成吉思汗派使者到花剌子模，要求摩訶末交出亦難出，摩訶末拒絕蒙古的要求，並殺死正使，剃光兩位副使的鬍鬚，押送出境，成吉思汗大為震怒，登上附近的一座山，跪在地上祈求長生天保佑，祈禱了三天三夜，方才下山。
1219年秋，成吉思汗率軍20萬入侵花剌子模。花剌子模雖擁兵40萬，但是其民族成分複雜，加上摩訶末獨斷專行和統治階級上層的矛盾，使得花剌子模無法有效地抵抗蒙古人，統治階級上層的矛盾表現主要有兩點，一是王權與軍隊之間存在矛盾。花剌子模的軍事上層多為欽察人，軍隊的上層多掌握在同為欽察人的摩訶末母親手中，這就導致了摩訶末在許多政策上必須聽從他的母親，也導致了摩訶末與軍隊上層關係有很大間隙。在與成吉思汗的戰爭中有軍隊背叛國王的事情出現也就不足為奇了。二是紛繁的家族內部矛盾，摩訶末與其母親土爾康存在矛盾，摩訶末非常寵愛他的兒子扎蘭丁，土爾康對扎蘭丁存在不滿，這些導致國王家庭關係微妙混亂，在戰爭爆發後不能全心對敵。
蒙古軍隊首先圍攻訛答剌城，但久攻不下，於是成吉思汗留下窩闊臺和察合臺攻城，另派朮赤率一支軍隊進攻錫爾河下游各鎮，派阿剌黑等進攻別納客忒和忽氈，親自率領主力進攻不花剌。1220年2月，成吉思汗率軍抵達不花剌。經過3天的圍城，守城將領眼看城牆將破，無心堅守，乘著夜色率領2萬士兵突圍，蒙古軍沒有準備，慌忙撤退，花剌子模軍隊突圍而出，成吉思汗率軍調頭追擊，一直追到阿姆河畔，殲滅了這支軍隊，次日，不花剌投降。城中有400士兵堅守不降，12天后被消滅。蒙古軍在不花剌搶掠一空，將不花剌付之一炬。與此同時，窩闊臺和察合臺的軍隊攻克了訛答剌，為了報復他們殺死蒙古商隊，蒙古軍大肆屠戮，朮赤和阿剌黑軍所攻佔的城池，也遭到了屠戮。
接著，成吉思汗進攻花剌子模的新都撒馬爾罕，儘管摩訶末修築了大量的防禦堡壘，調集了波斯、突厥兵4萬，20頭戰象增援撒馬爾罕守軍，但是仍然無法抵禦蒙古軍，初戰失利後，城裡的屬於突厥人的康裡士兵紛紛攜帶眷屬和輜重投降，城中的法官和宗教人員也到成吉思汗大營商洽投降條件，並且開城迎降，蒙古軍入城後依舊展開屠殺，連康裡士兵也被屠戮，只留下3萬工匠，以備蒙古軍使用。
摩訶末眼見自己的城池接連被攻破，一籌莫展，決定逃奔哥疾寧（今阿富汗加尼茲）以糾集殘兵，再做抵抗，但是其子扎蘭丁堅決反對逃跑，力主堅守阿姆河以組織蒙古軍南下，遭到摩訶末的訓斥，成吉思汗為了生擒摩訶末，派哲別和速不臺追擊。摩訶末只好逃到寬田吉思海（裡海）的一個小島上，1220年12月摩訶末病死在這個小島上，扎蘭丁繼承了花剌子模沙。
扎蘭丁在花剌子模統治集團中主張堅決抵抗蒙古軍，摩訶末死後，他以舊都玉龍傑赤為大本營，意圖抗蒙復國，這時成吉思汗已經命令朮赤，察合臺，窩闊臺率兵趕到玉龍傑赤，守衛玉龍傑赤的花剌子模將領帖木兒蔑裡，指揮3萬士兵擊退了朮赤的軍隊。但是花剌子模統治階級發生內訌，一些將領準備殺死扎蘭丁，扎蘭丁只好帶著帖木兒蔑裡等300人逃奔呼羅珊（今土庫曼斯坦南部、伊朗東北部和阿富汗西北部一帶），在玉龍傑赤的花剌子模勢力則擁護忽馬兒為新的沙。扎蘭丁逃亡後，蒙古軍接著圍攻玉龍傑赤，忽馬兒出城投降，但城中軍民繼續抵抗，蒙古軍圍城6個月，傷亡很大，至1221年4月，玉龍傑赤城破，城中軍民繼而和蒙古軍展開慘烈的巷戰，最後蒙古軍完全佔領了該城，蒙古軍除將10萬工匠、婦女、兒童作為俘虜運回蒙古，其餘居民大部分都被殺死，最後，蒙古軍引阿姆河水灌城，將玉龍傑赤變成一片汪洋。與此同時，拖雷的一支軍隊攻佔了馬魯（今土庫曼斯坦馬裡）。
這時，花剌子模的殘餘力量只剩下扎蘭丁，扎蘭丁在呼羅珊避開了蒙古軍的追擊，進入哥疾寧，收集殘部，準備反攻。成吉思汗決定親自率軍追擊，其先鋒在八魯灣（今阿富汗喀布爾北）與扎蘭丁軍相遇，被擊敗。但是此時花剌子模統治階級又發生內訌，扎蘭丁的部將們為爭奪戰利品發生爭執，紛紛離去。蒙古軍再次發起進攻，扎蘭丁於1221年4月逃到忻都（今印度），在申河（今印度河）被蒙古軍打敗。扎蘭丁拋棄家室和輜重，躍馬跳入申河，游到對岸。
前邊提到哲別和速不臺去追趕摩訶末。現在說說哲別和速不臺這支軍隊，哲別和速不臺一直追到寬田吉思海西岸，然後攻破阿哲兒拜佔（今阿塞拜疆）各地。阿哲兒拜佔的都城在帖必力思（今第比里斯），當時的阿塔卑（國主的意思）叫月即伯。蒙古軍大軍壓境後，月即伯以貨幣、衣服馬畜獻給蒙古，才免遭劫掠。1222年初，蒙古軍入侵谷兒只（今格魯吉亞），擊敗谷兒只王闊兒吉·剌沙，隨即越過高加索嶺，侵入阿速部（其駐地在今俄羅斯境內）及欽察草原（波羅夫赤草原），迫使欽察人遷至伏爾加河、第聶伯河兩河之間，與該地的欽察人會合。
蒙古軍隊追擊至克里木，佔領速答黑城（今俄羅斯薩波羅什）。欽察部的忽灘汗向南斡羅斯（俄羅斯）的伽裡赤大公密赤思老求援，於是密赤思老聯合南斡羅斯諸大公，推乞瓦（今基輔）大公羅曼諾維赤為盟主，決定迎擊蒙古軍於斡羅斯境外。
1223年5月，斡羅斯和欽察聯軍與蒙古軍激戰於迦勒迦河（今烏克蘭境內），聯軍大敗，6個斡羅斯大公被殺，羅馬諾維赤乞降，結果斡羅斯全軍被屠殺。蒙古軍長驅直入斡羅斯境內，這年冬，哲別和速不臺率軍率軍經過哈薩克草原東返，與成吉思汗的主力軍會師，經撒馬爾罕撤回蒙古本土，1225年，第一次西征結束。
成吉思汗征服花剌子模後，命長子朮赤鎮守，並在中亞各地置達魯花赤（鎮守官）。
1224年蒙古軍退後，扎蘭丁由印度回波斯，向阿拉伯阿拔斯王朝借兵，先後據有克爾曼、伊斯法罕等地區，阿姆河以西諸川盡為所有，勢力復振。不久，因宿怨與哈里發納斯爾發生爭戰；又出征阿塞拜疆和谷兒只吞併其國土，引起伊斯蘭諸國不滿，扎蘭丁陷於孤立。
1228年，察合臺率蒙古軍進至伊斯法汗，扎蘭丁戰敗，單騎突圍。蒙古軍退後，他仍不重視防範強敵，繼續進行搶掠和擴張戰爭，並出兵攻佔起拉特，侵犯羅姆蘇丹國。1230年，被羅姆蘇丹領導的各國聯軍擊敗於額爾佔章，被迫議和而還。這時，蒙古大將拔都奉窩闊臺汗之命統兵征討扎蘭丁，直取大不里士，扎蘭丁倉惶出逃。1231年春，戰敗的扎蘭丁往更西方的高加索地區逃逸，被山民所殺，花剌子模國滅亡，破城後，身高超過馬車輪的男子一律處死，工匠編入軍隊，女人小孩充軍為奴。
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