伊儿汗国的建立者，是成吉思汗第四子拖雷的第六个儿子旭烈兀。而建立的过程，则是旭烈兀领导的蒙古帝国第三次，也是最后一次西征。
蒙古帝国有过三次西征，第二次的拔都西征目标是欧洲，而第一次和第三次西征目标是中亚和西亚。旭烈兀是一个卓越的统帅，但若没有祖父打下的基础，他的伊儿汗国，绝不可能顺利的建立起来。
前人种树，后人乘凉，旭烈兀是站在爷爷的肩上，成就自己事业的。
成吉思汗那次举世震惊的西征，标志着蒙古人走出了东亚，开启了世界范围的“蒙古帝国时代”，也彻底改变了世界的历史走向。
但这次西征却是由一个贪财小人所引起的。
1218年，成吉思汗为了打通西方商路，派出一支450人的商队前往河中地区贸易。而此时的河中地区，是另一个新兴强国花剌子模帝国的领土。商队到达边境城镇讹答剌时，该城长官亦纳勒术垂涎商队财物，将450人杀死，并没收货物。
从建国开始，蒙古人一直在攻城掠地，西辽、西夏、金朝等等国家都只有挨打的份，何尝受过这样的屈辱？但此时的成吉思汗眼光还是在如何消灭自己的世仇金朝，对于这个严重的事件，他主张息事宁人，派出使团前往花剌子模，与他们的苏丹交涉，希望他惩治罪犯。
可花剌子模的苏丹摩诃末并没有和解的意思，肆意羞辱蒙古使臣，摆出一副“我是强国我怕谁”的架势。
这花剌子模帝国的创始人名叫纳失的斤，是塞尔柱帝国的一个宫廷奴隶，因屡立战功，被封到花剌子模为总督，后自称“沙”，也就是国王。最初的花剌子模只是一座城市（后改称玉龙杰赤），领土只占有阿姆河下游里海与咸海之间的一小片地区。相当长的时间里，花剌子模都是塞尔柱帝国的属国。
1092年，塞尔柱帝国四分五裂，成为一个个小王朝。按其统治地区，分别被称为呼罗珊塞尔柱王朝、叙利亚塞尔柱王朝、统治波斯的克尔曼塞尔柱王朝和统治小亚细亚的塞尔柱王朝。
主人失势，花剌子模择木而栖，于1124年归顺当时正强大的西辽帝国，仍然是个小藩属。但从1192年开始，在纳失的斤孙子塔哈施的领导下，花剌子模迅速强大起来，摆脱西辽的控制，并在阿拔斯王朝哈利发的邀请下，攻入伊朗，灭亡了苟延残喘的波斯塞尔柱王朝，被哈利发册封为帝国东部的最高统治者。
1200年，塔哈施之子摩诃末即位，在短短的十几年内，东征西讨，使帝国臻于极盛，掌控着伊朗西部、呼罗珊、阿富汗和河中地等广大地区。1218年蒙古大将哲别消灭西辽之时，又抢先据有直至讹答剌为止的原属西辽的土地。
这个帝国不但幅员辽阔，而且有精兵40万，确实有足够的理由自傲。
但成吉思汗却是个专门喜欢和强者对决的人，当他建立蒙古汗国的时候，人口不过百万，军队不过十万。却毫不犹豫地向着有着百万大军的金朝发动进攻。面对着摩诃末的挑衅，无论是出于对尊严的维护还是为了统治的稳固，他都必须接受挑战。
为了西征，成吉思汗暂停了对金朝的攻势，将大量主力部队征调，并在全国范围内征兆60岁以下，16岁以上的男子入伍，可说是不惜血本。
1219年，成吉思汗集结蒙古大军20万（一说15万，尚有争论），对外号称60万，兵分4路，经畏兀儿地向花剌子模挺进。
四路大军中，第一路军由次子察合台、三子窝阔台指挥，攻打讹答剌城；第二路军由长子术赤指挥，顺锡尔河西北攻占昔格那克（也称速黑纳黑，今哈萨克斯坦契伊利东南）、讹迹邗（今吉尔吉斯斯坦乌支根）、巴耳赤邗（今契伊利西北），毡的（今哈萨克斯坦克齐尔·奥尔达东南）；第三路由阿剌黑、速亦客秃、塔孩指挥，沿锡尔河东南攻占伯纳克特（一作别纳客，今乌兹别克斯坦塔什干西南）、忽毡（今塔吉克斯坦之列宁纳巴德）。成吉思汗自己与四子拖雷率领主力，以速不台为先锋，渡过锡尔河，通过600公里宽的基吉尔库姆沙漠，直取不花剌（今乌兹别克斯坦布哈拉）、撒麻耳罕。
对于中亚和西亚的人们来说，一场浩劫就这样不期而至。
摩诃末在短时间把帝国扩充得极为庞大，但他需要更多的时间来整合和消化。这一切，被他自己的傲慢所打断，严格来说，他所统治的还是一个少儿帝国，远没有发育成熟，于是，当面对外来压力时，所有矛盾便一起爆发。
摩诃末为首的突厥蛮贵族和她母亲秃儿罕太后为首的康里贵族之间斗争激烈。在很多事情上，他不得不屈从于母族。在如何应对蒙古袭来的问题上，贵族们争吵不休，方案迟迟不能确定，最后的结果，竟然是最为愚蠢的分兵防守——将40万大军分散在各个城镇来消耗敌军。
对于远道奔袭的蒙古军来说，这种放弃迎头痛击的消极防御战略，简直就是把胜利拱手相让。
原本人数处于劣势的蒙古军，面对分散防御的花剌子模军，总是完全占据优势。四路大军无不进展顺利，将一个又一个城市攻破。
1220年3月，成吉思汗和拖雷的中路军攻克河中地区伊斯兰文化中心不花剌城，从而切断花剌子模国新都撒马尔罕和旧都玉龙杰赤（今乌兹别克斯坦乌尔根奇）的交通联系。
5月，蒙古四路大军会师撒马尔罕，已经丧失斗志的摩诃末逃奔伊朗，没了苏丹的撒马尔罕很快陷落。这座早在亚历山大大帝眼中便是“比想象中更为壮观”的都市遭到灭顶之灾。在疯狂的破坏之下，“城中常十余万户，国破以来，存者四之一”。
7月，窝阔台和察合台攻克玉龙杰赤，花剌子模10万守军拼死抵抗，一个街区一个街区的与蒙古军进行巷战，最后全部阵亡。为了报复，这座中亚著名的纺织中心和商贸中心惨遭荼毒。据《世界征服者史》记载：“蒙古人攻下城池，摧毁建筑物，屠杀居民，直至最后整个城池落入他们之手。然后，他们把10万余市民赶到空旷地，将工匠艺人与其余的人分开，儿童和妇孺变为奴婢。剩下的男人分给军队，让每名战士屠杀24人。”
随着玉龙杰赤的毁灭，蒙古人彻底征服了整个河中地区。
但战争还没有结束，敌国的首脑还没有拿获，成吉思汗绝不会停止进军的脚步。为追剿逃亡伊朗的摩诃末，他委任大将哲别和速不台继续进行了4年之久的“西方诸国”征服战争。
虽然1220年，曾经不可一世的摩诃末便在不断逃亡的刺激下病死在里海的一座小岛上。但蒙古军前进的铁蹄仍然没有休止，从1220到1223年，蒙古军先后抄掠北伊朗、阿塞拜疆、东格鲁吉亚等地，反复洗劫巴里黑、马鲁（谋夫）、赫拉特（也里）、徒思（今马什哈德）、尼沙布尔、剌夷、马腊格等大城市。日后伊儿汗国的都城，帖必利斯城（今伊朗不大里士）在献纳巨额战赋之后才幸免于难。
1225年，成吉思汗率主力部队返回蒙古高原，在所征服的土地上，他在各城设置达鲁花赤（监治官），实施了有效统治。其中，伊朗、阿塞拜疆等地，日后就是伊儿汗国的主要领地了。成吉思汗可能并不知道，自己是在为这个现在只有6岁的孙子打基础。
但是，由于留驻军队较少，蒙古人在阿姆河以北的河中地、畏兀儿地尚能统治稳固，对阿姆河以南地区的呼罗珊、祃桚答而等地区就显得力所难及。而摩诃末之子扎兰丁在逃亡印度后，很快便返回了伊朗，开始进行恢复花剌子模的复仇之战。
战争的车轮一旦启动，便难以停止了。