1218年，一队由蒙古人与穆斯林混合组成、受成吉思汗委派的商队在西域行进。约450人携带珠宝和药材前往花剌子模地区兑换粮草与军马，为日后对金国的军事行动筹资。不料到达讹答剌（今奇姆肯特附近）时遭到当地人袭击，商队全被屠戮，物资被夺。成吉思汗起初仍希望通过和解解决纷争，便派出使团要求严惩行凶者；但花剌子模方面不仅拒绝合作，还杀害了使团首领，其余使者被剃须并驱逐出境。花剌子模人低估了蒙古的反应，也高估了自身的实力。

花剌子模表面强盛，实则内有矛盾：大量新并入的土地尚未稳固，军中以土库曼人为主，而政权核心由康里人把持，双方对立严重。成吉思汗在发动战争前，只留下一句简短的宣战书：“你要战，我便战。”

1219年，成吉思汗亲率大军西征，兵力据说在十万以上（对外宣称更多）。军队越过阿尔泰山，沿河谷行进，于数地扎营备战。到达边镇讹答剌后，成吉思汗分兵四路：长子术赤、三子窝阔台等围攻讹答剌；察合台、窝阔台领兵进攻其他城镇；托雷率中路渡过锡尔河直逼撒马尔罕与布哈拉一带。蒙古军迅速沿锡尔河两岸攻略诸城，三路兵力于1220年春合围撒马尔罕并在激战数日后攻克该城，切断了撒马尔罕与乌尔根奇之间的联系。 球友会

5月，四路大军在撒马尔罕会合，随后围攻乌尔根奇。城中守军据称人数众多，守备坚固，蒙古军在围城与攻城器械准备齐备后发起猛攻，进入城内后发生巷战与大规模屠杀。史料记载守城士兵几近全军覆没，工匠、妇女与孩童被掳送往蒙古作为俘虏。一次进攻阿姆河桥的数千名蒙古兵未能生还，攻城行动付出惨重代价，但最终蒙古军获胜。

胜利极大鼓舞了蒙古军士气，成吉思汗的目标从惩罚转为彻底摧毁花剌子模。1220年间，花剌子模君主摩诃末去世，其子札兰丁继位，但在国内遭到抵制，且为避蒙古军临近而逃往南方，企图在阿富汗一带集结新军对抗入侵者。成吉思汗与托雷继续南下，占领了若干城镇并向呼罗珊地区挺进；托雷率精锐部队进入呼罗珊诸州；成吉思汗则转向塔里寒并在援军到达后攻克该城。随后，他又派出大军追击札兰丁，局势朝着彻底清剿花剌子模的方向发展。