1218年（元太祖成吉思汗十三年、西夏神宗光定八年、金宣宗兴定二年、南宋宁宗嘉定十一年），已经攻占了中亚部分地域的铁木真，所面对的是主要由穆斯林个人牺牲精神支撑的新兴国家花剌子模，这个国家刚刚在1212年杀掉了西辽后主耶律斡斯满，军力齐整、士气高昂，而且军民基本上是由具有共同信仰的突厥人和一些狂热的阿拉伯移民组成，而此前黄金家族在对金朝进行的城市攻坚战中，因为极其不适应设防坚固、武器先进的华北地区作战而损失惨重，士气也比较低落。
然而，花剌子模的“蓄意挑衅”（前文已经描述过），使原本希望暂时与之交好、以避免“两线作战”的铁木真骑虎难下，只能决死一战了。
当时的铁木真，尽管已经统一了蒙古高原上的各个部族，但是整个军民合起来，数量都超不过100万人，其中军队仅有15万人，固然有许多能征善战之辈，但也有很多年老体弱者，而花剌子模国，据信仅正规军队就有超过了40万，且因劫掠了西辽80余年辛辛苦苦积累起来的大量财富，还兼有数万共同信仰伊斯兰教的阿拉伯籍士兵的协助，可以说兵强马壮、斗志昂扬。但是花剌子模最大的失误就是把自己的几十万大军，并非“沿阿姆河一线分散展开”，而是分散据守全国的城市，分兵把关，城自为战，分布在800公里长的近500个城堡中，兵力分散恰恰让睿智的蒙古人钻了空子。
不仅如此，花剌子模军队内部成分也比较复杂，有当地主要居民组成的突厥部队，有从北方草原南迁的具有突厥血统的钦察部、康里部士兵，还有以前的阿拉伯统治者遗民组成的雇佣军；军事指挥官也各怀心态，只有少数对花剌子模算端忠心耿耿，多数将领满足于固守自己势力范围的城市，对算端的号令阳奉阴违；而那些原西辽王朝降将中的畏兀儿佛教徒们，则因为他们很多同族人早早加入了黄金家族大军，而对蒙古人抱有一些期待。花剌子模算端更是在建立了强大的国家后沾沾自喜，对蒙古人的来势汹汹缺乏各种准备。
花剌子模兵力的不仅分散，而且缺乏蒙古人大兵团作战的素养，他们虽然兵员充足，但竟然没有准备精锐的战略预备队；他们的部队主要集中部署在城市，只考虑用坚固的城郭来阻挡蒙古铁骑，却没有做好进行城市以外野战的训练和准备；他们相比蒙古人，占尽了天时地利人和，却没有考虑到强敌后勤补给不足的软肋，根本没有实施“坚壁清野”的有效之策。
1219年夏，已经陈兵于额尔齐斯河上游的铁木真，在与他的参谋人员认真分析了敌我情势后，确立了集中优势兵力，在局部形成绝对强势、对花剌子模进行歼灭战的战术。二十万以蒙古骑兵为主，应包括畏兀儿、合剌鲁在内的西征军，除了部分用作干扰对方驰援以外，多数集中起来逐个歼灭花剌子模的城市守军，先后由术赤、察合台、窝阔台等儿子率领局部占优的兵力，分别攻占了锡尔河流域以及阿姆河以北地区，在花剌子模故都玉龙杰赤会师后，一直把花剌子模算端摩柯末追杀到里海中间的一个小岛上。摩柯末1220年病死在小岛上。
黄金家族用同样的方式，在接下来的战斗中，把摩柯末儿子札阑丁一路追杀到了阿富汗。札阑丁是花剌子模比较有为的王子和军事将领，他一度在阿富汗北部做了精心的军事准备，但是面临的蒸蒸日上的蒙古军队，同样采取了逐城围攻、强化局部优势的策略。最终，还是以1231年札阑干本人及其家族被屠杀殆尽为标志，蒙古人彻底将花剌子模地区纳入到帝国的版图中。
这是黄金家族在对世界征服史上首次成建制地征服一个组织体系良好的国家，因为在此之前，他们征服的更多的还是突厥或者蒙古部落、或者与他人共同灭掉弱小王朝（如西辽）而已。对花剌子模的征服，使黄金家族得到了肥沃、富裕的中亚提供的源源不断的物质供应和粮食保障，使黄金家族获得了征服组织体系良好的定居居民和国家的宝贵经验特别是军事战争经验，对其日后消灭更为强盛、富庶的金朝、西夏和南宋打下了良好基础。
