蒙古西征共有3次，第一次是1217年至1223年成吉思汗西征，第二次是1234年至1241年拔都西征，第三次是1253年至1258年旭烈兀西征。
公元1217年，成吉思汗把南下灭金的任务交给木华黎，亲自率兵直指西方。当时，蒙古蔑儿乞部落首领脱脱的儿子火都和乃蛮部落太阳汗的儿子屈出律败逃楚河流域，仍在西方活动。火都结集蔑儿乞残部，图谋东山再起。公元1217年秋，成吉思汗命令速不台率军征伐火都，速不台翻越重山峻岭，到达楚河，与蔑儿乞残部作战，杀死火都，消灭了蔑儿乞的残余势力。
屈出律与花剌子模国王勾结，篡夺了西辽政权，推翻了契丹人统治，在新疆喀什噶尔、和田至锡尔河右岸地区建立了势力范围。
公元1218年，成吉思汗派遣大将者别率兵2万攻打屈出律。当时屈出律正与阿力麻里的不扎儿汗相攻，听到蒙军进攻向西逃跑，者别击溃西辽军队的阻击，攻占了西辽都城八剌沙兖。
屈出律逃往喀什噶尔，喀什噶尔地区的居民纷纷起来杀死监视他们的西辽士兵，屈出律继续西逃，被蒙古军队追及。者别把屈出律枭首示众，喀什噶尔、沙车、和田等城相继降蒙，西辽灭亡。
公元1219年，成吉思汗亲自率领其子术赤、察合台、窝阔台、拖雷和大将速不台.者别，会集畏兀儿、哈剌鲁、阿力麻里等部兵马攻打花剌子模。
蒙古军队在额尔齐思河流域分进合击，察合台与窝阔台率兵围攻花剌子模商城讹答剌城，术赤进攻毡的城，成吉思汗和拖雷统帅大军直逼其都城布哈拉。公元1220年春，蒙古军队攻占布哈拉，又攻陷了花剌子模新都撒马尔罕，讹答剌与毡的城也相继被攻陷。此后，成吉思汗命术赤、察合台与窝阔台共同围攻乌尔根奇，命大将者别和速不台越过阿姆河追击西逃的花剌子模国王摩诃末，打败俄罗斯和钦察突厥，绕道里海北岸回军。摩诃末后来在里海一个小岛上病死，其子札阑丁在呼罗珊组织抵抗。
公元1221年，成吉思汗渡过阿姆河，占领塔里寒城，派拖雷进攻呼罗珊，相继攻陷你沙不儿、也里城，回师塔里寒城与成吉思汗会师。察合台与窝阔台攻陷乌尔根奇后，也到塔里寒城会师。成吉思汗亲统诸路大军追击札阑丁，在印度河击败其余众，札阑丁只身逃跑，花剌子模灭亡。蒙古军队越过高加索进入顿河流域，出兵欧洲。公元1223年在迦勒迦河决战，大败突厥与俄罗斯联军，俄罗斯诸王公几乎全部被杀。此后蒙古军队班师而回。
公元1234年，太宗窝阔台召开诸王大臣会议，决定继承成吉思汗的事业，继续西征。窝阔台派兵分别攻打波斯(今伊朗)和钦察、不里阿耳等部，基本上征服了波斯全境。
公元1235年，由于进攻钦察的军队受阻，窝阔台决定派强大西征军增援，术赤之子拔都、察合台之子拜答儿、窝阔台之子贵由、拖雷之子蒙哥以及诸王、那颜、公主附马的长子参加这次远征，由拔都总领诸军。次年，诸军会师西征，进攻位于伏尔加河中游的不里阿耳，大将速不台征服不里阿尔。
公元1237年，蒙古诸军进攻钦察，蒙哥斩杀其大将八赤蛮，里海以北地区被蒙古军队占领。拔都率军大举入侵俄罗斯，公元1237年底对占梁赞、莫斯科等14城，公元1238年2月攻陷弗拉基米尔，次年又攻陷基辅。公元1240年，蒙古军队进攻孛烈儿(今波兰)、马扎尔(今匈牙利)。
公元1241年4月，蒙军攻占克拉科夫、里格尼察等城，大掠摩拉维亚等地。拔都亲统三路大军大败马札儿军，其国王逃走，蒙古军队攻掠亚得里亚海东岸及南欧各地。这年年底，窝阔台死讯传到军中，拔都率军从巴尔干撤回伏尔加河流域。拔都率本部以撒莱为都城，在伏尔加河畔建立了钦察汗国(即金帐汗国)。
公元1253年，拖雷之子旭烈兀率军第三次远征，蒙古军队进军西亚。10月，旭烈兀率兵侵入伊朗西部，进抵两河流域，目标首先指向了木剌夷国(今伊朗境内)。旭烈兀率军携带大批石弩和火器，途经阿力麻里、撒马尔罕、到波斯碣石城，告谕西亚诸王协同消灭木剌夷。
公元12156年，旭烈兀统帅蒙古大军渡过阿姆河，6月到达木剌夷境内。蒙古先锋将领怯的不花攻占木剌夷多处堡寨，给予了沉重打击。木剌夷首领鲁克那丁在蒙古大军压境的形势下，派遣他的弟弟沙歆沙向旭烈兀求和，旭烈兀要求鲁克那丁亲自来投降，但鲁克那丁迟疑不决。11月，旭烈兀命令蒙古军队发起猛攻，鲁克那丁被迫投降。蒙古军队占领其都城阿剌模式堡(今里海南)。
1257年初，鲁克那丁被蒙古军队杀死，他的族人也都被处死，木剌夷被完全平定。公元1257年3月，驻守阿塞拜疆的拜住来到军中，旭烈兀偕同拜住等继续西征，直指黑衣大食首都巴格达。当时阿巴斯王朝哈里发漠思塔辛执政，既直接统治黑衣大食，又管辖整个伊斯兰教世界，是两河流域的强国。
公元1257年冬，旭烈兀、拜住等率军三路围攻巴格达，第二年初，三军合围，向巴格达发动总攻，蒙古军队用炮石攻打巴格达城，城门被炮火击毁。2月，谟思塔辛哈里发率众投降，旭烈兀攻陷巴格达，蒙古军队在城中大掠七天，谟思塔辛被处死，阿巴斯王朝灭亡。旭烈兀率军继续西进，兵进叙利亚，直抵大马士革，势力深入到西南亚。由于蒙古军队被埃及军队打败，旭烈兀才被迫停止了西进，留居帖必力思，建立了伊利汗国。
从公元1217年至1258年的近半个世纪中，蒙古帝国以蒙古大汗为中心，通过三次西征，先后征服了今咸海以西里海以北的钦察、花剌子模和东起阿尔泰山西至阿姆河的西辽、畏兀儿，建立察合台汗国；鄂毕河上游以西至巴尔喀什湖的乃蛮旧地，建立窝阔台汗国；伏尔加河流域的梁赞、弗拉基米尔、莫斯科、基辅等公国，建立钦察汗国；两河流域的伊朗、阿富汗、叙利亚，建立伊利汗国；形成世界历史上前所未有的大帝国。
所以，在13世纪这100年中，蒙古铁蹄，几乎踏遍亚欧大陆。