1250年十字軍慘敗，並全部投降，法國籌集重金贖回國王。蒙古人聽説十字軍遠征的消息後，對教皇嗤之以鼻，覺得這傢伙滿嘴仁義道德，自己的十字軍卻也在殺人。教皇無奈降低標準，要求蒙古人不要殺基督徒。旭烈兀西征1251年旭烈兀、忽必烈積極擁戴長兄蒙哥，並奪得汗位，隨後蒙哥命令旭烈兀擇日遠征木剌夷，並對他説“從阿姆河兩岸到埃及盡頭的土地都要遵循成吉思汗的習慣和法令。對於順從你命令的人要賜予恩惠，對於頑抗的人要讓他們遭受屈辱”。木剌夷是蒙古人對阿薩辛教派的俗稱，阿薩辛教派是由哈桑-本-薩巴赫巴於1090年創建，以伊朗高原的阿剌模忒城堡為據點，是伊斯蘭教什葉派的一個邪教分支，這個暗殺派用嚴密的KB刺殺活動對付各國政敵，並且把暗殺發展成為一門藝術，亞非歐各國對這個古代的KB組織毫無辦法。蒙古第一次西征時阿薩辛派曾經投降了蒙古，蒙古主力離開後立馬反叛。
1253年7月，旭烈兀命令怯的不花為西征先鋒，率領1.2萬人從蒙古都城提前出發，怯的不花在尼沙布爾（今伊朗東北部呼羅珊省內沙布爾）和費爾道斯一帶，連續攻下木剌夷數個城堡。怯的不花在旭烈兀主力到來之前就消滅了木剌夷5萬兵力，大大削弱了魯克賴丁的實力。1254年10月，旭烈兀親率10萬大軍從和林出發，經過一年的行軍，大軍抵達撒馬爾罕城。旭烈兀將大軍駐紮在阿姆河上游的河谷和草原上修整軍隊。1256年春，旭烈兀的10萬大軍開始向木剌夷地區發動進攻，同時，命令高加索地區的亞美尼亞和格魯吉亞加入戰鬥，隨後旭烈兀大軍抵達尼沙布爾並派遣庫喀伊爾喀支援怯的不花攻打費爾道斯周圍的城堡。掃清各個城堡後二將合力攻破費爾道斯城，然後北上和旭烈兀大軍匯合，旭烈兀派大軍赴木剌夷都城招降。1256年6月，旭烈兀10餘萬聯軍抵達木剌夷，魯克賴丁派使者詐降，1256年9月，旭烈兀認為魯克賴丁沒有投降誠意，決定武力解決，旭烈兀統領10餘萬聯軍向木剌夷的都城阿剌模忒城堡發起進攻。魯克賴丁擁兵5萬，憑藉天險固守城堡，蒙軍用新式武器回回炮和鐵火炮攻城，回回炮是巨型投石機，射程400米，最重能發射150斤巨石。
回回炮是此次西征在波斯發現並被蒙軍裝備，鐵火炮最早出現在1220年前後的中原地區，南宋時，火藥的性能顯著提升，這些能爆炸的黑鐵疙瘩，讓普通投石機改頭換面成為火炮。鐵火炮對城牆的破壞力有限，回回炮才是破城利器，儘管如此鐵火炮的作戰效果極其明顯，這種鐵疙瘩一旦被投進了人堆裏，炸碎的鐵塊會造成大片的人員傷亡，而且炸聲如雷，就算砸不中敵軍，連續幾天不間斷的爆炸聲也會讓守軍的精神崩潰。魯克賴丁無力抵抗蒙軍的猛烈攻擊，被迫於1256年11月19日投降，蒙軍將城堡中投降的軍民全部殺死，隨後將整座城堡夷為平地，1256年12月，伊朗境內的木剌夷勢力被掃清。巴格達之戰1257年9月21日，旭烈兀率蒙軍，波斯軍、亞美尼亞和格魯吉亞軍共15萬進攻伊拉克，阿巴斯王朝主教穆斯塔辛在巴格達組織7萬大軍準備迎戰，旭烈兀分兵三路進攻巴格達。右路軍由拜住率領，從底格里斯河上游進攻伊拉克西北部，左路軍由怯的不花率領，進攻伊拉克東南部，中軍由旭烈兀親自率領，向巴格達進軍。1257年11月，旭烈兀中軍在伊朗高原率先打通了通往美索不達米亞平原的隘口，大軍直逼巴格達。拜住的右軍渡過了底格里斯河之後與巴格達將領費度丁的1.2萬軍隊相遇，拜住趁夜掘開河堤，並向費度丁發起攻擊，費度丁全軍覆沒。穆斯塔辛見費度丁兵敗立即下令加固巴格達城防。
1258年1月旭烈兀三路大軍全部抵達巴格達城下，蒙古聯軍用鐵火炮、回回炮、擲火機將巴格達團團圍住，猛烈攻城。穆斯塔辛驚呆了，他從未見過如此猛烈地攻城陣勢。1258年2月10日知道敗局已定的穆斯塔辛準備投降，但是為時已晚。2月13日旭烈兀大軍攻入巴格達城，對巴格達進行屠城，近百萬軍民被殺，末代哈里發被裹在地毯裏用馬活活踩死，傳了37代，持續503年的阿巴斯王朝滅亡。滅敍利亞旭烈兀佔領巴格達後率領10餘萬聯軍繼續向西行軍千里，於1258年9月9日抵達敍利亞邊境，強攻幼發拉底河岸上的9個堡壘。敍利亞王納昔爾大為驚恐，立即向埃及求援，埃及內亂無暇援助，蒙古聯軍渡河之後直逼阿勒頗城，蒙軍派使者勸降，木阿匝木王認為阿勒頗城牆堅固兵器充足拒絕投降。1260年1月24日，蒙軍開始攻城，木阿匝木看到蒙軍的鐵火炮和回回炮頓時目瞪口呆，如此堅固的城牆只撐了7天就被蒙軍攻破，俘虜10餘萬人。隨後旭烈兀大軍向南逼近敍利亞首都大馬士革，納昔爾王得知阿剌頗城失手後立即出逃。1260年3月，怯的不花率軍抵達大馬士革，部分守軍開城投降，民眾和降卒均得到善待。1260年3月21日，蒙古軍隊城中3萬反抗軍發起圍剿，15天后全殲反軍徹底控制大馬士革。羅馬帝國和西歐的基督教國家恐懼萬分，紛紛派來使者向蒙軍示好，旭烈兀整軍準備進攻埃及，埃及是此時伊斯蘭世界僅存的獨苗，此時，蒙哥去世的消息傳到敍利亞，旭烈兀命令怯的不花鎮守敍利亞，自己率部東歸。1260年7月26日，埃及馬穆魯克王朝蘇丹貝爾巴斯率領馬穆魯克騎兵和其他穆斯林軍隊5萬人向巴勒斯坦發動進攻，9月3日與蒙古軍2萬決戰於艾因賈魯平原。此戰蒙軍慘敗。怯的不花被殺，馬穆魯克王朝被視為伊斯蘭世界最後的捍衞者。自此，蒙古第三次西征結束，旭烈兀以伊朗高原為中心，建立了龐大的伊利汗國。1279年，崖山慘敗，南宋滅亡，元朝一統中國，蒙古建立起一個面積達3000萬平方公里的大帝國，蒙宋之戰前後經歷45年，戰爭的複雜程度和慘烈程度遠非西方戰場能比，下次從蒙金之戰開始詳細講述東方戰場。