关于成吉思汗没有继续向西进军的原因，史书有多种解释，其中一种便是西夏叛变。早在西征之前，西夏便有不臣之心，成吉思汗曾派使者去西夏征兵，却遭到了西夏的拒绝。
1223年，大将木华黎攻打金国凤翔府（今陕西凤翔），西夏奉命出兵相助。蒙古军久攻不下，西夏军为了保存实力，擅自撤军。木华黎派使者质问夏神宗李遵顼，李遵顼惧怕不已，让位给儿子李德旺，是为献宗。
蒙古屡次征兵，西夏不堪重负。早已心怀不满的李德旺继位后，决定起而抗之。当时蒙古军主力在西征前线，木华黎不久又病死，后方处于空虚状态。李德旺决定趁机而动，他派人联系漠北各部，联手抗蒙。成吉思汗虽然远在中亚，但是对西夏的行动了如指掌，他命令木华黎之子孛鲁进攻西夏。西夏大败，元气大伤。李德旺转而与金国结盟，联合抗击蒙古。
如果西夏和金国结成稳固的联盟，对于蒙古而言是相当不利的。1225年，成吉思汗回到草原后，不顾劳累和高龄，当年秋天即祭旗出兵，这是他此生最后一次出征。进军途中，成吉思汗在围猎野马时，不幸坠马，当晚高烧不止。诸将商议退兵，成吉思汗却不愿无功而返。他下令就地扎营，先派遣使者探听西夏态度。然而西夏的大臣却口出狂言，挑衅蒙古，不愿议和。成吉思汗听到回复后大怒，决定继续前进，不灭西夏誓不还。
按照成吉思汗的指示，蒙古军兵分两路进攻西夏，陆续攻占沙洲、甘州、肃州、灵州等地。同年十月，李德旺在忧虑惊惧中死去。1227年春，成吉思汗留下部分军队围攻中兴府，自己则率大军南下，进入金国，攻下了临洮府、河州等地，然后前往六盘山（即陇山，今宁夏固原西）驻夏。同年六月，他进驻清水县（今甘肃天水东北）。在此期间，成吉思汗派使者招降西夏。西夏已无力对抗，答应和谈，请求成吉思汗给予一个月时间，以便准备礼物并将中兴府居民迁出来。成吉思汗答应了。
自从坠马之后，成吉思汗一直健康欠佳，一年多的运筹帷幄使得他的身体更加虚弱不堪。1227年夏，成吉思汗患上了斑疹伤寒病，健康每况日下。他自知不久于人世，于是召集窝阔台、拖雷几个儿子（此时术赤已死）和诸将来到身边，留下了三条遗嘱，一是立窝阔台为可汗，诸兄弟同心协力辅助窝阔台；二是提出灭金的策略方针；三是秘不发丧，待西夏国王及居民出城时，将他们全部消灭。
1127年8月25日，成吉思汗于清水县去世，享年66岁。按照他的遗命，蒙古人隐瞒了他的死讯，灭掉西夏后，才将他的灵柩护送回三河源头。根据蒙古习俗，幼子拖雷主持了葬礼，全蒙古为之哀悼。葬礼过后，蒙古人秘密将他葬于一个不为人知的山谷中。
成吉思汗虽然已死，但是他的军事指导策略还深深影响着蒙古军队前进的步伐。据他生前制定的战略，1234年，蒙宋联手，灭掉了金国。1271年，他的孙子忽必烈建立元朝。1276年，元军攻陷南宋都城临安（今杭州），1279年，彻底消灭南宋势力，南宋灭亡。
在成吉思汗以及其后人西征获得的广阔土地上，后来逐渐形成了四大汗国，即钦察汗国、察合台汗国、窝阔台汗国和伊利汗国，分别由成吉思汗四个儿子的子孙后代统治，与元朝形成了名义上的宗藩关系，实际上已是各自独立发展。
