当术赤率领三路蒙军在锡尔河畔攻城略地、围剿花剌子模军时，成吉思汗与幼子拖雷率领蒙军主力横渡锡尔河，进攻目标是当时伊斯兰世界最大的城市之一不花剌城（今乌兹别克斯坦布哈拉）。他们一路顺风顺水，并未遇到太强的抵抗，畅通无阻。
春末夏初的某一天深夜，涉过锡尔河的蒙军在成吉思汗的率领下试图从西南横渡广阔无垠、渺无人烟的基吉尔库姆沙漠。这是直径几百公里的无人沙漠，是举世公认的绝对不可能轻易穿越的天然屏障。
千百年来，这片绵延六百公里宽的红沙瀚海，上无飞鸟，下无走兽，复无水草，天空呈现浑浊的蓝色调，一抹淡淡的烟雾在遥远的地平线上缓缓飘移。其恶劣的自然环境条件和反复无常的气候因素，使无数沙漠旅人和商客望而却步。
唐代诗人杜甫有诗为证：
落日照大旗，
马鸣风萧萧。
涉足沙漠前，每位蒙军将士都用羊皮囊备足饮用水，避开中午的炎炎烈日，昼伏夜行。展现在蒙军眼前的是漫无边际的荒漠和戈壁滩，一片浓艳的红色，偶尔也会有一棵干枯的胡杨树、一座风化的山冈跃入眼帘。待到近时，看到的只是水流曾经侵蚀过的人畜枯骨，被风吹响，发出尖锐的唿哨声，让人滋生悲凉之感。狂风旋起，飞沙像阵雨般迎面袭来，几乎要把人和马吞噬。
行军途中，耶律楚材被一路的美景刺激得诗兴大发，赋诗道：
寂寞河中府，遐荒僻一隅。
葡萄垂马乳，杷榄灿牛酥。
酿酒无输课，耕田不纳租。
西行万余里，谁谓乃良图。
其中，诗歌的后两句把成吉思汗率军西征的立场暴露无遗。
当声势浩大的蒙军队伍穿越红沙漠，实施远距离大纵深穿插迂回，抵达努腊达市时，适逢深夜时分。这支似乎从天而降的蒙军的出现，使花剌子模举国上下皆为震惊，蒙军穿越红沙漠的奇迹可与拿破仑越过阿尔卑斯山的壮举媲美。不同的是，拿破仑的帝国在之后开始走向没落，而蒙古帝国在吞并了花剌子模之后走向巅峰。
蒙军主力横穿红沙漠，以逐日追风般的速度突然兵临咱儿纳黑城下。咱儿纳黑是锡尔河西岸的一座堡寨，其废墟在今塔吉克斯坦共和国境内的卡拉库尔湖附近，是从讹答剌通向不花剌、撒马耳干的咽喉之地。
第二天一早，咱儿纳黑城的居民感到大地在剧烈地颤抖，看到天空中尘土飞扬，黄沙蔽日，使白天变得漆黑如夜。他们在蒙军气吞万里如虎的气势震慑下几乎丧失了抵抗的勇气。看到蒙古大军如海洋般把咱儿纳黑城围拢得严严实实，他们更是惶恐万状地躲进城堡，紧闭城门，不敢直面这支蝗虫般黑压压的兵团。
先礼后兵，是成吉思汗一贯的用兵之道。他派遣伊斯兰学者答失蛮哈只卜为使者，到咱儿纳黑城劝居民开门投诚。
当答失蛮哈只卜揣着成吉思汗招降的使命进入咱儿纳黑城时，在针对是战是降的立场上，咱儿纳黑城的居民发生了严重分歧。有的居民主张抵抗到底，誓死据守咱儿纳黑城；有的居民则希望开启城门投降，避免一场血光之灾。与术赤派遣成帖木儿出使毡的城的遭遇大致略同，咱儿纳黑城的主战派纷纷拔刀抽剑，以二龙戏珠的阵势将答失蛮哈只卜团团围住，寒光闪闪，跃跃欲试，想血刃于他。倘若情绪稍微失控，后果将不堪设想，答失蛮哈只卜将血溅咱儿纳黑城。
为了阻止事态进一步升级，把成吉思汗的招降政策贯彻给咱儿纳黑城的军民，答失蛮哈只卜清了清嗓子，沉毅冷静地对居民们晓之福祸，他说：“我是你们的兄弟，奉成吉思汗的命令充当使者，要把你们从死亡的深渊和血流成河的屠杀中拯救出来。成吉思汗率领百万雄师在城外磨刀霍霍伺机而动，倘若你们不顺从他的汗意，须臾之间，你们的城池将被夷为平地，你们的鲜血将汇聚成河流。若听从我的劝告，服从大汗的旨意，你们的生命才能得以保全。是降是战，你们认真考虑一下吧。”
在做出决定之前，他们经过再三权衡，城内的军民最终接受了答失蛮哈只卜的恳辞，选择投诚。面对成吉思汗的几万大军，绝大多数人不想拿自己的脑袋去试法蒙军雪亮的马刀。胳膊拧不过大腿，尽管有极少数人反对投诚也掀不起大的波浪。
见咱儿纳黑城军民的情绪逐渐平和，选择和平的意见趋于统一，答失蛮哈只卜建议他们打开城门，迎接成吉思汗的君临，听候他的调遣。随后，城中领袖带上礼物，出城去向成吉思汗表达臣服之心。
成吉思汗见他们真心投诚，赦免了他们的死罪，并和颜悦色地安慰一番：“你们选择向蒙古帝国投诚实为明智之举，没有忤逆大汗的旨意。你们以后成为蒙古帝国的子民，就受到大汗的福荫。放心好了，这座城中，朕不会伤害一个人，也不会抢劫你们的一羊一马。”
接着，成吉思汗下诏，要求咱儿纳黑城内的所有居民，都到城外集合，拆除城墙和护城河，青壮年被征发至“哈沙儿”队伍中，剩下的男女老少则各自回家。
成吉思汗不费一枪一炮，就把咱儿纳黑城纳入蒙古帝国的版图。
安顿好咱儿纳黑城的军民，成吉思汗派部将晃豁坛氏的塔亦儿把阿秃儿为先锋，为主力军开道，他们穿过一条小路，率先兵临讷儿城。
蒙军途经城郊园林时，在夜里伐木为梯，骑马扛梯前进，故行军异常缓慢。讷儿城的守军以为他们是商旅马队，没有放在心上，等兵临城下时才发现是蒙古大军，只见战马嘶鸣，旌旗蔽日，盔甲耀眼，慌忙紧闭城门。有了前面和平占领咱儿纳黑城的先例，成吉思汗又遣使者去劝谕讷儿城的军民投降，旨在停止无谓的厮杀和内耗。
面对蒙军兵临城下的事实，讷儿城人的心理是矛盾的，一方面，他们不相信成吉思汗亲自率领蒙军远道而来；另一方面，他们也害怕蒙军手中的弯刀和弓箭。他们感到不知所措，有人主张开城纳款投诚，有人主张紧闭城门拼命抵抗。经过使者多次往返劝说，最终达成投诚的协议。讷儿人将充盈的粮草献给成吉思汗，以资证明向他臣服；塔亦儿把阿秃儿则避开讷儿城绕行。
针对这一举止，成吉思汗并不满意。当讷儿人出城向蒙军奉献粮草时，成吉思汗将该城交给即将抵达的速不台掌管。在速不台强大的武力面前，讷儿人唯命是从，乖乖交出城池。成吉思汗则答应不伤讷儿城一草一木。讷儿人倾其所有，投成吉思汗所好，终于保全了性命。除献出所得财物以外，讷儿人还选出了六十人前去帮助蒙军攻打不花剌。
由于蒙军的招降政策，也大大提高了行军速度，此次要攻伐的目标不花剌已遥遥在望。
1220年春，成吉思汗的中路军到达不花剌城下。
不花剌即今乌兹别克斯坦文化名城布拉哈，其伊斯兰教文化十分发达，不花剌的意思是“学问的中心”。西方学者每每谈起这座城市时，言谈中便流露出深深的敬仰之情，“它的四方有博士和律师的灿烂光辉做装饰，它的周围有高深学识的珍宝做点缀”。
不花剌分为内外两城，外城高大，城墙坚如磐石，四周设有十二座城门。同其他绝大多数城市相反，该城的城堡不是建在内城里，而是建在内城外。连接内城和外城的渠道四通八达，渠水引自泽拉夫尚河。干渠名曰“输金河”，渠名在这个干旱的地区是意味深长的。不花剌城所拥有的水渠网，布局十分巧妙，有水闸，也有蓄水池，足以保证全城用水的分配和供应。
该城地理位置十分优越，控扼中西咽喉要道，作为花剌子模新都撒马耳干的西方屏障，一旦切断，就意味着中断了玉龙杰赤与撒马耳干之间的联络，并隔绝锡尔河沿岸被围困各城堡的外援。所以就双方而言，不花剌之役是事关胜败的关键一战，不容小觑。
此时，不花剌城守将为阔克汗率部将哈迷的布尔、舍去治汗和怯失力汗等，统率骑兵两万（一说三万）据守此城。花剌子模国王摩诃末倾国之力把富有作战经验的将领统统放在不花剌，足见对不花剌的重视程度。
阔克汗本是蒙古人，其所属部落被成吉思汗征服后，为了逃避追杀，从蒙古草原逃至西辽，后来投靠了摩诃末。他原本是摩诃末的一名马夫，在一次战斗中，摩诃末兵败，战马受伤，阔克汗毅然背着摩诃末渡过阿姆河，回到国都玉龙杰赤，因救驾有功被摩诃末提升为大总管，并备受摩诃末的信任。因此被派往不花剌充当两万守军的主将，委以重任。
成吉思汗计划利用蒙军骑兵所擅长的野战，与1212年秋哲别攻克辽阳城的战术千篇一律，先让蒙军将不花剌城从东、北、南三个方向严密包围，故意围三缺一，在西城不设一兵一卒，引诱守军从西面出城后逃逸，此时，蒙军换乘快马，手挥利刃，追击敌兵，把他们歼灭在逃逸的途中。
《黑鞑事略》中载：“其阵利野战，不见利不进，动静之间，知敌强弱，百骑环绕，可裹万众，千骑分张，可盈百里，摧坚陷阵，全藉先锋，衽革当先，例十之三，凡遇敌阵，则三三五五四五，断不聚簇为敌所包，大率步以整而骑宜分，敌分亦分，敌合亦合，故其骑突也，或远或近，或多或少，或聚或散，或出或没，来如天坠，去如电逝。谓之鸦兵撒星阵，其合而分，视马策之所向；其分而合，听姑诡之声以为号。自迩而远，俄顷千里。”
蒙军对布兵摆阵之策已熟烂于胸，成吉思汗命令诸将按既定好的作战方案列好阵势，将不花剌城围困得里三层外三层。当该城守将阔克汗看到城外像波涛滚滚的阿姆河水般汹涌而至的蒙军，将不花剌城从三个方向包围起来，摆出长期困城的阵势时，他心里猛地抽搐起来。
凭经验，阔克汗感觉大事不妙，估计蒙军主力到了，估计围城的阵势少说也要十多万人马。以自己麾下区区三万人马，加上贪生怕死的居民，要想捍卫此城，无异于九天揽月。
联想到嗜血如命的蒙军攻破此城后，肯定会手挥屠刀大开杀戒，不仅自己和麾下三万勇士要血溅城墙，连城内的居民也要跟着遭殃，这座名满中亚的文明古城会在战火的吞噬下毁于一旦。
经过反复苦思冥想和斟酌得失后，觉得为了不使名城涂炭，守将阔克汗决定放弃此城，带领三万人马败走首都撒马耳干，伺机将功赎罪。守军走后，城内居民肯定会成为和平使者，打开城门投降蒙军，倘若成吉思汗能高抬贵手的话，此城灿烂的文明和古老的文化会得以保全。
退路已定，守将阔克汗内心的恐惧才渐渐消散，跌宕起伏的思绪也日趋平静下来。为避免夜长梦多，他打算在今天夜里率部突围。
半夜时分，随着成吉思汗一声令下，伺机而动的蒙军从东、北、南三个方向猛攻不花剌城，故意把不花剌城的西面空置起来。但见，蒙军阵营中炮石纷飞，成排的火箭射入城中，砸死、砸伤守军不计其数。在火力和炮石的掩护下，突击队把云梯搭在城墙上，轻盈如猿的蒙军登上云梯，向城头攀缘而上。
而哲别和速不台率领三万蒙军铁骑兵挥戈待命，等城门大开，守军潮水般逃逸时，可以在运动中追而歼之。
本来打算在半夜逃跑的阔克汗，见城下蒙军骁勇善战，攻势凛然而凶狠，如果不马上打开城门逃跑，一旦城池被攻破，就失去了逃跑的最佳良机。两军对垒正酣，他命人通知仍坚守在城头的守军，与蒙军血战到底，誓与该城共存亡。他则带上心腹亲信一万余人，以出城扩编新军为由，离开不花剌城，向阿姆河方向仓皇逃窜。
阔克汗作为花剌子模国的一代名将，在逃跑的途中做梦也没想到，他付诸行动的举措，恰好落入成吉思汗设好的圈套。阿姆河水潺潺流动的声响，刚刚被料峭的溜河风送入疾驰在逃跑队伍前面的士卒耳畔时，负责侦察城西敌情的哲别和速不台挥师旋风般追来，开始一场蒙军骑兵轻车熟路的歼灭战。
他们迅速呈扇形散开摆出进攻阵势，分成几路纵队，将出城逃逸的阔克汗军严密包抄起来，一个时辰不到，蒙军便打了一个漂亮的歼灭战，将从不花剌城逃出的一万守军鏖杀殆尽。守军阔克汗数次突围均没成功，最后在混战中死于蒙军的刀枪之下。
当不花剌城内的军民获悉一万守军在阿姆河畔被蒙军斩尽杀绝的凶讯时，他们心灵深处最后一根精神支柱轰然倒塌了。倘若再对峙下去，城破之后，他们的下场必然同一万守军的下场一样。
第二天，当新鲜的太阳从东方的地平线上冉冉升起，被一万守军遗弃的不花剌人开启城门，他们派出伊斯兰教的长老、学者等社会名流，至成吉思汗行营献城乞降。
成吉思汗在拖雷、耶律楚材及众将士的簇拥下，由不花剌城的绅士名流引领着，脸上挂着入侵者淡淡的笑意，缓辔驶入这座被称为“伊斯兰的圆顶”的城内。看到大街两侧耸立着的具有浓郁中亚风格的建筑，中间高起洋葱式圆圆的殿顶，两旁高耸云天的瞭望塔。这些建筑内外全部用小块瓷片、玉石贴满繁丽的图案、经文，甚至镶金饰银，蒙古将士们都为这座城市的富足美丽而叹为观止。
一座巍峨壮观的宫殿式建筑引发了成吉思汗的好奇心，他从马背上跳下来，用马鞭梢指了指这座清真寺，问跟随在身后的学者。
“这是摩诃末的宫殿吗？”
“不，大汗，这是真主的殿堂。”
尽管学者回答得实事求是，成吉思汗从说话的语气中察觉到一丝藏匿在骨子深处的傲慢，看来是身降心不降啊。
成吉思汗登上几级台阶，猛然转身呵斥道：“大汗的战马饥饿已久，快去弄些草料来，让它们美美地饱餐一顿。”
他故意指派几位心高气傲的绅士去做这个差事，尽管这些人不屑于做与自己身份不相符的事体，但在成吉思汗目光如炬的怒视下，只得讪讪遵旨，弓背弯腰赶紧搬来谷物，放在成吉思汗坐骑的鼻子下。坐骑估计饥饿已久，见谷物一到便嘶鸣几声，张嘴撕扯了一缕谷物，饶有兴趣地嚼食着。
随后，蒙军命人把盛满美酒的袋子搬到清真寺的大院子里，他们开始纵饮，传杯递盏，逸兴横飞。酒至酣处，还把不花剌城内的歌姬找来，命她们载歌载舞，以助酒兴。
等吃饱喝足后，醉醺醺的成吉思汗从城里出来，把城内全体军民召集到不花剌伊斯兰教文化中心的广场上，微颤着步履登上讲坛，发表演讲，谴责花剌子模国王摩诃末的背信弃义：
“你们知道，你们已经犯下了滔天大罪，你们的君臣已经犯下了大罪。如果你们要问我说这些话的证据，我可以告诉你们，因为我是长生天派来惩罚你们的。如果你们没有犯下滔天大罪，长生天会阻止大汗西行的步伐。”
这是成吉思汗对不花剌的居民宣扬的一种征服者的理论。成吉思汗绝对没想到的是，在他征服不花剌三十多年后，他的孙子、金帐汗国的统治者别儿哥，却在这座城市皈依了伊斯兰教。
演讲结束后，成吉思汗把不花剌城内的富人遴选出来，希望他们能捐献出自己的财产。经最后确认，共选出二百八十人，其中一百九十人是本地人，其余是在此经商的外地人。
成吉思汗对他们循循诱导，说：“不必说你们地面上的财产，只把埋在地下的东西告诉大汗就行了。”
这些富人只好坦白交代，叫来各自管家，带领蒙军去把埋藏在地下的金银珠宝全部挖出来。
即便如此，不花剌城的战斗还远远没有结束。不花剌的康里的四百余骑兵拒不投降，他们退至内堡，不停地袭击蒙军，誓与蒙军决战到底。
见多次晓谕未果，成吉思汗果断命令蒙军对这批反抗者发起强攻，两军酣战在一起。堡外，蒙军用威力巨大的猛火油柜的器械向堡内喷射火药，烧毁城门。堡内守军则拼命向外发射弩炮和火油桶，造成少量蒙军的伤亡。一时之间弓箭嘶鸣着齐飞，火药喷射着火舌以迅猛的速度带着强风吼着嗓子呼啸而过，煞是壮观。
最终，堡内守军弹尽粮绝后再也坚持不住，堡前的沟壕被石头与战死的士卒的尸体填平了。蒙军占领了堡前斜坡，放火烧毁城门，又把堡内守军据守的房屋引燃，火势像吐着芯子的赤练蛇向外蔓延游弋，两个时辰之后，堡内燃烧成一片火海，地上腾起的烟尘也是红的，天上翻滚的云彩也是红的。火势猛烈，所有人开始感到死亡的脚步正渐渐逼近，胸口仿佛要胀开，肉体在燃烧。那四百余名守军无一人临阵脱逃，均葬身于火海之中。大火之后，残垣断壁中间突兀着那些高大的石头建筑，其余被夷为一片平地。
为了报复抵抗过蒙军的不花剌军民和为战死的蒙军将士复仇，成吉思汗命骑兵肃清内城的军民，都统统赶到城外，按比例分给军士，比鞭梢高的孩子，以及不花剌三万余名战士均死在蒙军的屠刀之下。同时抽调一批青年壮丁组成先锋掩护队，也即充当炮灰队伍的“哈沙儿”队，全部驱赶至撒马耳干城下。在不花剌经过一场空前的浩劫后，蒙军将这座美丽的城市付之一炬，这座昔日繁荣的城市变成了“平坦的原野”。
多年后，幸免于难的不花剌人回忆起这段经历时，依然谈虎色变：“他们来了，他们掘地挖宝，他们纵火焚烧，他们杀人，他们抢掠，然后他们离去了。”
花剌子模的军事重镇不花剌的陷落，致使花剌子模新、旧都之间交通阻断，东西部间的互相支援也被切断，花剌子模国立刻呈现出瘫痪状态，为最后花剌子模国的迅速沦陷，埋下了伏笔。
